Cómo expresar γμγνγμγν\gamma^{\mu} \gamma^{\nu} como una combinación lineal de {1, γ5,γμ,γuγ5,σμνγ5,γμ,γuγ5,σμν\gamma^5, \gamma^{\mu }, \gamma^{u} \gamma^5, \sigma^{\mu \nu}}?

** EDITAR: creo que me he equivocado por completo al hacer mi pregunta. Aquí hay otro intento.

No entiendo qué significa una combinación lineal en esta situación. Mi deseo ingenuo es tener una expresión con todos los términos de la base. Sin embargo, esto no funciona dimensionalmente.

¿Qué debería estar pensando en esta situación cuando leo una combinación lineal? **

Me han dado la siguiente pregunta:

Expresar γ m γ v como una combinación lineal de {1, γ 5 , γ m , γ tu γ 5 , σ m v }

Originalmente, quería encontrar una respuesta como,

γ m γ v = a 1 + b γ 5 + C γ m + d γ m γ 5 + mi σ m v
Sin embargo, esto obviamente está mal en muchos niveles (es doloroso verlo. Pido disculpas por cualquier sangrado de los ojos que haya ocurrido).

Mi pregunta ahora es ¿cómo se supone que debo interpretar la "combinación lineal"? Hasta ahora, mi ruta para encontrar una respuesta es la siguiente:

σ m v = i 2 ( γ m γ v γ v γ m ) γ m γ v = 2 i σ m v + γ v γ m
Lo cual parece un comienzo medio aceptable. He tomado esto en varias direcciones diferentes y todo me deja sintiéndome inseguro de mi objetivo. Lo que nos lleva al punto de partida de cómo debo interpretar la pregunta.

No estoy seguro de cuál es el objetivo de su consejo. ¿Estás sugiriendo que rastrear me ayudará a descubrir algo nuevo? ¿O estás sugiriendo que tome el rastro para ver por qué lo original que estaba pensando estaba mal?
Siempre se le permite usar la métrica η m v .
Para tener la estructura de índice adecuada, sería necesario agregar tensores invariantes. Los únicos tensores invariantes en el espacio 4d de Minkowski son el métrico y el de Levi-Civita, y podemos prescindir de este último. Por lo tanto, el Ansatz debe ser γ m γ v = a gramo m v + b gramo m v γ 5 + mi σ m v . Uno puede darse cuenta de que debemos tener b = 0 porque γ 5 es pseudo-escalar.
@RobinEkman Me interesa tu comentario. ¿Qué línea de pensamiento debo tener para llegar a donde llegaste con tu Ansatz? Esto se está acercando a descubrir lo que me falta en mi comprensión.
Es el principio de que en una ecuación tensorial, todos los términos deben tener las mismas propiedades de transformación y, por lo tanto, la estructura del índice. Entonces, los coeficientes en la combinación lineal deben ser tensores del tipo apropiado, contraídos de manera apropiada.
Entonces, en cierto sentido, podría comenzar con mi idea ingenua original... luego, por estructura tensorial, podría decir inmediatamente que a=b=c=d= 0 ? Esto me dejaría con la estructura de tensor correcta en cada lado, sin embargo, no me da los dos gramo m v términos que tiene.
@RobinEkman Creo que lo entendí... Editaré tu respuesta y veré si me sigues.
La conclusión adecuada es que 1 debe aparecer multiplicado con algún tensor con dos índices, y por ejemplo γ m debe aparecer multiplicado por un tensor 1 o contraído con un tensor 3. Debido a que no hay un tensor 1 o un tensor 3 invariablemente definido, γ m no puede aparecer en la ecuación. Sin embargo, (solo) hay un 2-tensor invariante, la métrica, por lo que 1 puede aparecer si y solo si se multiplica por gramo m v .

Respuestas (2)

γ m γ v γ v γ m = 2 i σ m v
pero γ v γ m = γ m γ v + 2 gramo m v entonces
2 γ m γ v + 2 gramo m v = 2 i σ m v .

Comentario relevante de Robin

γ m γ v es un tensor de dos valores matriciales. Las 16 matrices enumeradas son un conjunto completo, por lo que cada componente de γ m γ v es una combinación lineal de esas 16 matrices. Los coeficientes pueden depender de m y v . Sin embargo, debido a que los componentes forman el componente de un tensor, y los subconjuntos de las matrices base también forman los componentes de los tensores, los coeficientes que aparecen en las combinaciones lineales deben depender de m , v sólo como componentes de tensores. Pero el único tensor que pueden formar los coeficientes es la métrica.

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .

Aplicaría la expresión para anticonmutadores de matrices gamma a su última línea de fórmulas.

Esto no proporciona una respuesta a la pregunta. Para criticar o solicitar una aclaración de un autor, deje un comentario debajo de su publicación. - De la revisión
@gonenc: Respetuosamente no estoy de acuerdo. De hecho, di el mismo consejo que el de la respuesta posterior (aceptada) de Robin Ekman. Además, aquí se desaconsejan las respuestas completas a las preguntas de la tarea.