¿Cómo se relacionan estos dos enfoques de los espinores en el espacio-tiempo curvo?

Con respecto a los espinores en espacio-tiempos curvos, básicamente me han parecido dos enfoques. En un conjunto de notas de clase de un físico de mi departamento, trabaja con espinores en un espacio-tiempo curvo. ( METRO , gramo ) eligiendo un vielbein mi m a . En ese contexto, un espinor de Dirac es un Ψ ( X ) C 4 con algunas propiedades.

  1. Se transforma bajo la Simetría Local de Lorentz como

    Ψ ( X ) = L ( ω ( X ) ) Ψ ( X ) , L ( ω ( X ) ) = mi i 2 ω a b ( X ) Σ a b , Σ a b = 1 4 [ γ a , γ b ] ,
    dónde γ a son las matrices gamma de espacio-tiempo planas estándar.

  2. Se puede diferenciar covariantemente como

    D m Ψ ( X ) = m Ψ ( X ) + i 2 B m a b Σ a b Ψ ( X )

Por otro lado, existe otro enfoque que es más riguroso y se basa en estructuras de espín. En ese sentido comenzamos con el paquete de marcos ortonormales π F : F ( METRO ) METRO y definir una estructura de espín para que sea un principal S L ( 2 , C ) -manojo π PAG : PAG METRO junto con un mapa principal Φ : PAG F ( METRO ) tal que si ρ : S L ( 2 , C ) S O ( 1 , 3 ) es el mapa de cobertura entonces Φ ( mi gramo ) = Φ ( mi ) ρ ( gramo ) . Ahora un espinor de Dirac será una sección del paquete asociado para PAG construido a partir de la representación de Dirac de S L ( 2 , C ) .

En este segundo enfoque, uno tiene que discutir si existe una estructura de espín, la respuesta es que existe si y solo si la segunda clase de Stiefel-Whitney de METRO es cero Una segunda pregunta es si la estructura de espín es única y soy consciente de que en algunos casos no lo es. Ahora, para ser honesto, no parece que esta definición de estructura de espín se use en la práctica , así que sé poco más que la definición.

Mi pregunta aquí es: ¿ cómo se relacionan estos dos enfoques ? El enfoque en las notas de la clase parece mucho más fácil de usar en la práctica, pero no puedo ver dónde se encuentra la estructura de giro allí. En particular, no me queda claro dónde está el mapa. Φ se encuentra allí y cómo pueden aparecer distintas estructuras de espín. Todavía tengo la impresión de que podemos partir de la estructura de espín y llegar a un punto en el que para trabajar en la práctica lleguemos al enfoque de las notas de clase.

No soy un experto, pero creo que el primer enfoque describe los espinores localmente y no dice nada sobre si estas estructuras pueden extenderse globalmente en toda la variedad. El segundo enfoque define los espinores globalmente.

Respuestas (1)

Las dos definiciones son equivalentes una vez que pensamos en lo que se requiere para que el campo de espinor de la primera esté matemáticamente bien definido:

Si quieres decir qué tipo de objeto el campo de espinor Ψ es matemáticamente, tiene que ser una sección de un paquete vectorial (complejo) S METRO con fibra C 4 tal que hay una acción constante del grupo de espín en cada punto. Desde L ( ω ( X ) ) S O ( S X ) - la transformación de espín actúa como una transformación ortonormal especial en cada punto del paquete S - esto significa que deberíamos considerar un haz con el grupo de espín como una fibra que se proyecta hacia abajo sobre el haz de estructura ortonormal especial de S : pag : PAG Girar ( S ) PAG ENTONCES ( S ) con pag ( yo gramo ) = pag ( yo ) π ( gramo ) dónde yo PAG Girar , gramo Girar ( S ) y π : Girar ( S ) S O ( S ) es la doble cubierta.

Además, físicamente, queremos que la transformación de Ψ ocurre "simultáneamente" a la de un vector: una rotación gira tanto a los vectores como a los espinores, no hay diferentes tipos de rotaciones que actúen por separado. Entonces el paquete PAG Girar ( S ) arriba también debe proyectarse hacia abajo en el paquete de marco ortonormal especial PAG ENTONCES ( T METRO ) de la multiplicidad misma. PAG Girar ( S ) junto con esa proyección es ahora la estructura de giro de su segunda definición.

Por el contrario, la estructura de espín de la segunda definición produce el paquete de espinor S y, por lo tanto, campos de espinor como sus secciones a través de la construcción de haz asociada habitual .