Demostración de la invariancia de Lorentz del elemento de espacio de fase invariante de Lorentz

He estado buscando una respuesta satisfactoria para probar que

d 3 pag 2 mi pag

dónde mi pag = + ( | pag | C ) 2 + ( metro C 2 ) 2 , es invariante de Lorentz. La respuesta estándar parece ser que la medida anterior es igual a

d 4 pag d ( pag 2 metro 2 ) θ ( pag 0 )

dónde pag 2 = pag 0 2 | pag | 2 , y θ ( X ) es la función de paso. Entiendo que estos dos son equivalentes, pero no entiendo por qué el segundo tiene que ser invariante de Lorentz, en particular por qué el delta de Dirac tiene que ser invariante de Lorentz. He encontrado un documento (sección 2.1) que prueba que d ( 4 ) ( pag pag ) es invariante de Lorentz, pero no puedo encontrar una manera de extender su método con éxito aquí. De hecho, todo lo que puedo obtener me dice que lo anterior no es invariante de Lorentz, y que, de hecho, debería transformarse en

d 3 pag 2 γ mi pag

lo que tiene sentido de d 4 pag siendo Lorentz invaraint y d pag 0 transformando proporcional a γ , pero no es lo que todos los demás dicen. ¿Cuál es el problema aquí?


Una forma alternativa de "derivar" el factor de 1 / γ :

d ( pag 2 metro 2 ) θ ( pag 0 ) = 1 mi pag d ( pag 0 mi pag )

No fue d pag 0 se transforma en γ d pag 0 , el d ( pag 0 mi pag ) debe transformarse en γ 1 d ( pag 0 mi pag ) , como se puede demostrar con un argumento análogo al mostrado en el documento . El mi pag también se transforma en γ ( mi pag v pag X ) por un X -impulso, pero esto no parece resolverlo.

Bueno, el argumento de este delta de Dirac es obviamente invariante de Lorentz, ¿no es así?
Sí, pero eso no es suficiente para demostrar que es invariante de Lorentz. La forma en que se transforman las distribuciones se define aquí: mathworld.wolfram.com/GeneralizedFunction.html Pero de manera más simple, debe mostrarlo de manera análoga al documento que vinculé.
Sin embargo, para una transformación lineal, la ley de transformación se reduce a un factor del valor absoluto del determinante. En una dimensión: d ( a X ) = | a | 1 d ( X ) , la generalización es naturalmente a det A . El determinante de una transformación de Lorentz es ± 1 .
Posibles duplicados: physics.stackexchange.com/q/83260/2451 y enlaces allí.

Respuestas (2)

Encontré una respuesta en la Introducción a la teoría del campo cuántico de Peskin, donde analiza cómo hacer que la función delta de 3 impulsos sea invariante que podría satisfacerlo. Mira un impulso en el pag 3 dirección para que pag 3 = γ ( pag 3 + β mi ) , mi = γ ( mi + β pag 3 ) .

d 3 ( pag q ) = d 3 ( pag q ) d pag 3 d pag 3
= d 3 ( pag q ) γ ( 1 + β d mi d pag 3 ) = d 3 ( pag q ) γ mi ( mi + β mi d mi d pag 3 )
= d 3 ( pag q ) γ mi ( mi + β pag 3 ) = d 3 ( pag q ) mi mi .

Entonces, para una función delta de 3 impulsos, la cantidad mi d 3 ( pag q ) es invariante de Lorentz. Combinado con el hecho de que d 4 ( pag q ) es invariante, concluimos 1 mi d ( pag 0 q 0 ) es invariante.

Gracias, creo que esto lo resuelve! Lo miraré más detenidamente mañana y le daré la respuesta aceptada entonces.
Por cierto, para que conste: las derivadas que muestre deben ser derivadas parciales. De hecho, esto es lo que me hizo obtener el resultado incorrecto.
En la primera ecuación, ¿cómo obtenemos el RHS del LHS? d 3 ( pag q ) ?

Cualquier transformación de Lorentz se irá pag 2 sin cambios, por lo tanto, la masa del Dirac d permanecerá en metro 2 . Obsérvese que, por razones físicas, normalmente sólo se considera el componente del grupo (completo) de Lorentz que está conectado a la identidad. Cualquier transformación en este subgrupo propio deja el signo de pag 0 (que por la condición espectral se supone que es estrictamente positiva) invariante, por lo tanto, la función de Heaviside también es relativistamente invariante.