Von Repräsentationen zu Feldtheorien

Die Ein-Teilchen-Zustände sowie die Felder in der Quantenfeldtheorie werden als Repräsentationen der Poincare-Gruppe betrachtet, zB Skalar-, Spinor- und Vektordarstellungen.

Gibt es ein systematisches Verfahren, bei dem man von der Dynkin-Bezeichnung für eine gegebene Darstellung ausgeht, um eine Lagrange-Funktion dieser Feldtheorie zu konstruieren? Wenn ja, wo finde ich dieses Verfahren?

Es ist mir egal, ob das Hinzufügen einer Interaktion durch Eichinvarianz von diesen Lagrangianern zu einer Nicht-Renormalisierbarkeit führt oder nicht. Ich kann mit effektiven Theorien leben.

Siehe auch : physical.stackexchange.com/q/21801/2451 und darin enthaltene Links.

Antworten (2)

Nicht alle irreduziblen Darstellungen (kurz irreps) der Poincaré-Gruppe führen zu einer Lagrange-Funktion. Ein Beispiel (siehe meinen Kommentar zu Julio Parras Antwort) sind die Darstellungen mit Nullmasse und "kontinuierlicher Helizität" (manchmal auch als "unendliche Helizität" bezeichnet).

Es gibt jedoch einen Weg, von einer positiven Energie irrep der Poincaré-Gruppe (dh einem 1-Teilchen-Raum) auszugehen und die Algebren freier (dh nicht wechselwirkender) lokaler Observablen direkt zu konstruieren, ohne auf eine Lagrange-Funktion zurückzugreifen. Es basiert auf Methoden, die aus Operatoralgebren stammen – siehe zum Beispiel R. Brunetti, D. Guido und R. Longo, Modular Localization and Wigner Particles , Rev. Math. Phys. 14 (2002) 759-786, arXiv:math-ph/0203021 .

Erwähnenswert scheint, dass Brunetti et al. nur freie Felder konstruieren, da nicht klar ist, ob das OP der Meinung ist, dass die Darstellungen die Dynamik eindeutig bestimmen.
@ user1504 - Ja, das hätte ich erwähnen sollen. Ich werde meine Antwort entsprechend ändern. Wenn Sie sich andererseits den letzten Absatz der Frage ansehen, schien es mir, dass das OP den Interaktionsterm zu einem späteren Zeitpunkt durch minimale Kopplung hinzufügen wollte, daher erschien es mir vernünftig anzunehmen, dass er es bekommen wollte zuerst den entsprechenden "kostenlosen" Teil (bitte user26143, korrigiere mich, wenn ich falsch liege).
Zu gegebener Zeit: Ich habe in meiner Antwort auf die folgende verwandte Physics.SE-Frage verwandte Punkte angesprochen: physical.stackexchange.com/questions/13488/to-construct-an-action-from-a-given-two-point-function/ 46578
Vielen Dank für Ihre Antwort. Ja. Ich möchte zuerst die Lagrange-Funktion für das freie Feld erhalten. Entschuldigung, würden Sie einen Hinweis auf die Nichtexistenz des Lagrange für die Darstellungen mit "kontinuierlicher Helizität" geben? Ich habe mir arXiv:math-ph/0203021 angesehen, ich habe keinen Zugriff auf die Referenz [30] "GJ Iverson, G. Mack, Quantum fields and interaction of massless Particles: the Continuous Spin Case, Ann. of Phys. 64 (1971) 211-253" in diesem Moment...
Benutzer26143, versuchen Sie Folgendes ... sciencedirect.com/science/article/pii/0003491671902843

Ich glaube nicht, dass es so etwas gibt. Normalerweise helfen Wiederholungen Ihnen nur dabei, die Art von Objekten zu klassifizieren, die Sie haben (dh die Quantenzahlen, die sie identifizieren) und wie sie sich unter der entsprechenden Gruppe verändern. Das einzige, was mir ähnlich ist, ist, dass einige der Wiederholungen der Poincare-Gruppe oder tatsächlich die Vektorräume, die sie tragen, eine Entsprechung mit dem Hilbert-Raum der Lösungen einer Wellengleichung haben

  • Spin 0 : Klein-Gordon-Gleichung

  • Spin 1/2 : Dirac-Gleichung

  • Spin 3/2 : Rarita-Schwinger

  • etc

und kann eine Lagrange-Funktion/Aktion konstruieren, die diese als Dynamik angibt.

Es gibt eine Unterfamilie von Irreps der Poincaré-Gruppe – nämlich die masselosen Darstellungen mit „kontinuierlicher Helizität“ – die überhaupt keine Lagrange-Formulierung zulassen.
Sie können eine viel stärkere Aussage treffen: Die Repräsentationen bestimmen einen Lagrange nicht eindeutig. Sie müssen andere Annahmen hinzufügen, um dynamische Gesetze zu erhalten.
@ user1504 - Entschuldigung, wenn ich pingelig bin, aber das wäre eine (n wichtige!) "Nicht-Eindeutigkeit"-Aussage, während mein Gegenbeispiel eher eine "Nicht-Existenz"-Aussage ist, also behandeln beide Aussagen unterschiedliche Themen.
@PedroLauridsenRibeiro: Mein Kommentar war an Julio gerichtet. Ich behaupte nicht, dass Repräsentationen einen Lagrange bestimmen. Dies versagt sogar für das 2d chirale Boson.