Was ist die Lorentz-Gruppendarstellung für einen allgemeinen Spin?

Setup, wie ich die Dinge bisher verstanden habe:

Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, woher der Spin eines Quantenfelds kommt, ist, dass er eine Folge der Art und Weise ist, wie sich verschiedene Arten von Feldern unter Lorentz-Transformationen transformieren.

Der Generator einer Lorentz-Transformation für ein Dirac-Spinorfeld Ψ Ist S A B = 1 2 [ γ A , γ B ] (Ich verwende römische Buchstaben für die antisymmetrischen Indizes, die die Rotationsrichtung darstellen, und griechische für die Ausrichtung des Feldes. Signatur ist ( + , , , ) .)

Für ein Vektorfeld wie A μ , es ist ( M A B ) μ v = 1 4 ( η μ A η B v η μ B η A v )

Für ein Tensorfeld wie G μ v , es sind zwei Kopien von M : ( M A B ) μ a ICH + ICH ( M A B ) v β

Wie zu erwarten ist, gibt es bei diesen Darstellungen des zunehmenden Spins eindeutig eine Struktur.

Nun, obwohl es normalerweise nicht gemacht wird, könnte man die Clifford-Algebra-Relation verwenden:

{ γ A , γ B } = 2 η A B

all diese Generatoren in immer komplexeren Produkten von Gammamatrizen auszudrücken.

Okay, mit all dem Setup ist meine Frage einfach gestellt:

  1. Gibt es eine allgemeine Formel, die man ableiten kann, die das ergibt N / 2 Spindarstellung in Bezug auf die geeignete Gamma-Matrix-Kombination?

  2. Wie sieht als spezielles Beispiel eine Darstellung für ein Spin-3/2-Feld aus, wie man sie in einer supersymmetrischen Theorie finden könnte?

Siehe auch : physical.stackexchange.com/q/149455/2451 und darin enthaltene Links.
Dies war hilfreich, ohne die vollständige Geschichte zu haben: physical.stackexchange.com/q/27552

Antworten (1)

Okay, darauf war nicht so schwer eine Antwort zu finden, wie ich erwartet hatte. Klarstellungen/Kritiken sind jedoch willkommen.

Weinberg gibt die Antwort im Wesentlichen in Abschnitt 5.6 seines QFT-Buches:

Ein allgemeiner Tensor vom Rang N transformiert sich als direktes Produkt von N (1/2, 1/2) Vier-Vektor-Darstellungen. Es kann daher (durch geeignete Symmetrisierungen und Antisymmetrisierungen und Extrahieren von Spuren) in irreduzible Terme (A,B) mit A = N/2, N/2-1,... und  = N/2, N/2- zerlegt werden. 1, ... . Auf diese Weise können wir jede irreduzible Darstellung (A,B) konstruieren, für die A +  eine ganze Zahl ist. Die Spindarstellungen, für die A +  eine halbe ungerade ganze Zahl ist, können auf ähnliche Weise aus dem direkten Produkt dieser Tensordarstellungen und der Dirac-Darstellung konstruiert werden ( 1 / 2 , 0 ) ( 0 , 1 / 2 ) .

Es scheint also keine einfache Möglichkeit zu geben, die Darstellungen für Spinor- und Vektorgeneratoren zu vereinheitlichen, aber man kann den Generator für beliebige Halbspins konstruieren: Er hat so viele Kopien von M nach Bedarf, plus eine Kopie von S wenn es eine halbe ganze Zahl ist.

Die Umkehrung gilt jedoch nicht. Das heißt, ein Spin-Zwei-Feld muss mit zwei Kopien transformiert werden M , aber dies garantiert nicht, dass ein Objekt Spin-zwei ist. Ein Gegenbeispiel ist der elektromagnetische Tensor F , was sicherlich Spin-One ist. Der Unterschied liegt in der Möglichkeit, die beiden Generatoren aufgrund der Symmetrieeigenschaften des Tensors gleichzusetzen, wie in dieser Antwort ausgeführt .

Wenden wir dies auf das Spin 3-2-Feld an, erwarten wir, dass es einen Rotationsgenerator hat, der schematisch so aussieht S ICH + ICH M . Und tatsächlich ist dies der Fall – das Äquivalent der Dirac-Gleichung für Spin 3/2 sind die Rarita-Schwinger-Gleichungen:

γ A ψ μ A = 0 ,

( ich γ ρ ρ M ) ψ μ A = 0

Was sich verwandelt als ψ v ' B = ( Λ v μ T A B ) ψ μ A ,

deren Generatoren die obige Kombination von sind M Und S .