Warum brauchen wir diese Karte in der Definition einer Spinstruktur, um Spinorfelder einzuführen?

Lassen Sie mich mit dem beginnen, was ich derzeit verstehe. Sei S O ( 1 , 3 )SO (1,3) _sei die eigentliche orthochrone Lorentzgruppe. Seine universelle Abdeckung ist S L ( 2 , C ). Die Darstellungen seiner universellen Abdeckung werden durch Paare von ganzen oder halben Zahlen ( A , B ) gekennzeichnet.welches Label s u C ( 2 )Darstellungen. Die Darstellungen mit A + Bganzzahliger Abstieg zu wahren Darstellungen von S O ( 1 , 3 )aber die mit A + BHalbzahl nicht und dies sind Spinor-Darstellungen.

Insbesondere haben wir zum Beispiel ( 12 ,0)und ( 0 , 12 )Weyl-Spinoren. Die Spinoren selbst sind Elemente von C 2und gegeben Λ S L ( 2 , C )wir wissen, wie es auf sie wirkt durch die Darstellungen D ( 12 ,0)(Λ)und D ( 0 , 12 )(Λ).

Angesichts dieses Aufbaus möchten wir nun über Spinorfelder in einer allgemeinen Raumzeit ( M , g ) sprechen.. Da Spinoren als Elemente eines Repräsentationsraums der universellen Hülle von S O ( 1 , 3 ) eingeführt werdenEs überrascht nicht, dass die zugehörigen Felder als Abschnitte eines zugehörigen Bündels zu einem Prinzipal S L ( 2 , C ) kommen sollten.-bündeln. Was jedoch passiert ist, dass oft gesagt wird, dass man eine Spinstruktur braucht, die wie folgt definiert werden kann:

Definition : Seien ( M , g )sei eine semi-riemannsche Mannigfaltigkeit der Signatur ( t , s )und sei F ( M )sei der zugehörige Prinzipal S O ( t , s )-Bündel orthonormaler Rahmen. Eine Spinstruktur auf ( M , g )ist ein Prinzipal S p i n ( t , s )-Bündel π S : S ( M ) Mzusammen mit einer Hauptbündelabbildung Φ : S ( M ) F ( M )so dass Φ ( s Λ ) = Φ ( s ) ρ ( Λ ) ,

wobei ρ : S p ich n ( t , s ) S O ( t , s )ist die Deckkarte.

Was ich nicht verstehe, ist, wie diese Struktur in der Praxis verwendet wird. Wozu brauchen wir diese Abbildung Φ : S ( M ) F ( M )? Warum müssen wir die beiden Bündel miteinander verbinden, um über Spinorfelder sprechen zu können?

Denn wenn wir nur einen Spin haben ( t , s )-Bundle - oder in Signatur ( 1 , 3 )ein SL ( 2 , C ) _-Bündel - es scheint, dass wir bereits die Spinor-Darstellungen wie die Weyl-Darstellungen nehmen und die zugehörige Bündelkonstruktion durchführen können, um Spinor-Felder zu bauen. Warum abgesehen davon, dass durch diese Karte Φ eine Verbindung zum Rahmenbündel hergestellt wirdist notwendig?

Sie möchten kein willkürliches Spin-Bündel; Sie möchten eine, die Ihr Tangentenbündel abdeckt.
Wenn wir ein bisschen mehr über das Thema nachdenken, liegt es daran, dass wir wollen, dass das S L ( 2 , C ) Transformationen auf Spinoren immer mit lokalen Lorentz-Transformationen auf dem lokalen orthonormalen Rahmen verbunden sind? Denn das ist meiner Meinung nach die Karte Φ stellt sicher: ohne sie könnten wir mit Λ handeln auf Spinoren, unabhängig von einem lokalen "Framewechsel", der meiner Meinung nach die Transformation auf den Spinoren ziemlich seltsam interpretieren würde, denke ich.
Ja. Generische Spin(N)-Bündel sind in Ordnung, aber diese definieren "interne Symmetrien" anstelle von "externen". So definieren Sie beispielsweise eine Eichtheorie mit der Eichgruppe Spin(N). Hier folgt das Bündel nicht der Tangente, es ist unabhängig.

Antworten (1)

Warum müssen wir die beiden Bündel miteinander verbinden, um über Spinorfelder sprechen zu können?

Es wird durch die Lorentz-Invarianzanforderung der Dirac-Lagrange-Funktion diktiert L = i ˉ ψ ψ m ˉ ψ ψ

mit Spinor ψauf S ( M )und die Raum-Zeit-Ableitung auf F ( M ). Die Lorentz-Invarianz zwingt Sie, S ( M ) F ( M ) richtig abzubilden.

Das ist rückwärts, weil L wird erst definiert, wenn Sie Ihr Spinor-Bündel richtig definiert haben. Sie können L also nicht verwenden nichts über das Spinorbündel zu streiten, da letzteres zuerst kommt.