Ecuación de movimiento de D=3D=3D=3 Acción de Lorentz Chern-Simons

En tres dimensiones, la conocida acción de Lorentz Chern-Simons es

(1) S CS = d 3 X ε m v ρ ( ω m a b R v ρ a b + 2 3 ω m a b ω v b C ω ρ C a )
dónde ω m a b es la conexión de espín de Lorentz y R m v a b es su intensidad de campo correspondiente,
(2) R m v a b = m ω v a b v ω m a b + ω m a F ω v F b ω v a F ω m F b .
Me gustaría obtener la ecuación de movimiento correspondiente a una variación arbitraria en el vielbein mi a m , que está relacionado con la conexión de espín a través de la condición de torsión cero (o, de manera equivalente, la condición de compatibilidad de vielbein). Siguiendo las instrucciones de la nota al pie de la página 438 en [1] (página 30 de la portada), varío (1) con respecto a la conexión de espín a obtener,
(3) d [ S CS ] = d 3 X ε m v ρ R v ρ a b d ω m a b .
Ahora, variando la condición de compatibilidad de vielbein, podemos obtener d ω m a b en términos de una variación en el vielbein,
(4) 0 = m mi v a = m mi v a + ω m a b mi v b Γ m v ρ mi ρ a d ω m a b = mi b v ( d Γ m v ρ mi ρ a m d mi v a ) .
Después de insertar (4) en (3), el segundo término de (4) no contribuye porque después de integrar por partes, tenemos un término de la forma ε m v ρ ( m R v ρ a b ) mi b σ d mi σ a que se desvanece en virtud de la segunda identidad de Bianchi en R . Por lo tanto, la variación total es
(5) d [ S CS ] = d 3 X ε m v ρ R v ρ α σ d Γ m σ α
que ahora se puede expresar completamente en términos de la variación de la métrica. Todo lo que he hecho hasta ahora ha seguido las instrucciones de la nota al pie antes mencionada. Los autores afirman ahora que al expresar d Γ m σ α en términos de d gramo m v se puede demostrar que el resultado es
(6) d [ S CS ] = d 3 X C m v d gramo m v
dónde C m v es el tensor de algodón definido por
(7) C m v = ε m α β α R ~ β v , R ~ α β = R α β 1 4 gramo α β R ,
( R ~ es el tensor de Schouten). Sin embargo, a pesar de los comentarios de los autores, no puedo llegar a (6) a partir de (5). La razón es la siguiente. Al aplicar la conocida fórmula
(8) d Γ m σ α = 1 2 gramo α β ( m d gramo β σ + σ d gramo β m β d gramo m σ )
a (5) e integrando los tres términos por partes, el primero desaparece por la identidad de Bianchi nuevamente, mientras que el segundo es igual al tercero. Esto me lleva al siguiente resultado,
(9) d [ S CS ] = d 3 X ε m v ρ β R v ρ β σ d gramo m σ
que, después de usar la identidad
(10) β R v ρ β σ = v R σ ρ ρ R σ v ,
reduce a
(11) d [ S CS ] = 2 d 3 X ε m v ρ v R ρ σ d gramo m σ .
También se habría llegado a la misma conclusión si se hubiera utilizado la observación de que en D=3,
(12) R α β γ d = gramo α γ R ~ β d + gramo β d R ~ α γ gramo α d R ~ β γ gramo β γ R ~ α d .
El integrando en (11) claramente no es equivalente al de (6), los términos proporcionales al escalar de Ricci no son aparentes. ¿Qué salió mal?

[1]: S. Deser, R. Jackiw, S. Templeton; Teorías de calibre topológicamente masivas (1982).

Respuestas (1)

Tenga en cuenta que el término que falta es

1 4 ε m α β α ( d β v R ) d gramo m v = 1 4 ε m α v α R d gramo m v
que se desvanece por ε m v d gramo m v 0 , en la medida en que el primer tensor es asimétrico y el segundo es simétrico. Por lo tanto, el resultado en el OP y el del papel son idénticos.

Si esta es la explicación correcta, ¿no significa eso que la ecuación de movimiento resultante está mal definida en el sentido de que podría agregarle al integrando cualquier término de un tipo similar?
no: si d S = A m v d gramo m v las ecuaciones de movimiento no son A m v = 0 , pero A ( m v ) = 0 . Los EoM son insensibles a la parte sesgada de la variación; sólo la parte simétrica se pone a cero. Puede agregar cualquier tensor de sesgo que desee A m v , y esto no afectará a la EoM.
Pero se supone que la ecuación de movimiento es C m v = 0 , que solo se puede obtener sumando el tensor antisimétrico en tu respuesta al integrando. ¿Lo que implica que la EoM es sensible a la adición de un tensor antisimétrico?
No. En términos generales, cuando realizas la variación de la acción, terminas con d S = A m v d gramo m v , para algún tensor A m v . Las ecuaciones de movimiento son, entonces, A ( m v ) = 0 . Puede agregar cualquier tensor de sesgo a A , y la EoM sigue siendo la misma, A ( m v ) = 0 . En su caso, no necesita "agregar" un tensor antisimétrico para obtener C m v . En su lugar, tienes que simetrizar cualquier tensor con el que termines. Esto es precisamente lo que hicieron los autores (¡nótese que el tensor de Cotton es simétrico!).
Hmmm, traté de simetrizar el tensor en el integrando ayer y no produjo el tensor de algodón. ¿Podría agregar más detalles a su respuesta?
Es decir, ¿podría mostrar cómo llegar a la ecuación de movimiento? C m v = 0 de la ecuación (9).
1)
d [ S CS ] = d 3 X ε m v ρ β R v ρ β σ d gramo m σ     ε ( m | v ρ β R v ρ β | σ ) 0
. 2)
ε ( m | v ρ β R v ρ β | σ ) = . . . = C m v
¿Cuál de estos pasos no está claro?
Hay algo más que usted podría ser capaz de responder. Como discutimos, solo la parte simétrica del integrando sobrevivirá si estamos variando con respecto a un campo simétrico. ¿Qué sucede si el campo con el que estamos variando es simétrico y sin trazas? Creo que solo la parte simétrica y sin rastros del integrando debería sobrevivir. Pero puedo forzar que el integrando (y EoM) sean simétricos, pero ¿cómo podemos forzar la ausencia de trazas en el integrando? ¿Deducimos manualmente la traza?
Pregunto porque traté de obtener los EoM de la acción (1) convirtiendo (1) todo en índices de cuadros y luego realicé una variación infinitesimal del vielbein generado por un tensor simétrico y sin rastro (lo cual puedo hacer ya que he mostrado en otra parte que (1) es localmente invariante de Lorentz y Weyl.
1) Reorganizar la definición de C m v como
ε m α β α R β v = C m v + 1 4 ε m α v α R
2) Simetrizar los índices
ε ( m | v ρ v R | σ ) ρ = C m σ + 1 4 ε ( m | α | σ ) α R = C m σ
3) Enchufe esto en
ε ( m | v ρ β R v ρ β | σ ) = ε ( m | v ρ ( v R | σ ) ρ ρ R | σ ) v )
y 4) concluir que esto es igual a C m σ .
Ojalá me hubiera dado cuenta de esto antes, se pierde mucho tiempo. ¡Gracias!
Me pregunto si podría saber algo sobre la pregunta que hice en el comentario n. ° 9.
@NormalsNotFar Me alegro de haber podido ayudar :-) Tomar derivados con respecto a los tensores restringidos es un poco complicado. Una alternativa es introducir un multiplicador de Lagrange. Por ejemplo, si desea que la variación con respecto a un tensor sin rastro gramo m v , entonces introduces un término λ t r ( gramo ) en la acción, donde λ = λ ( X ) es un campo nuevo y gramo no tiene restricciones. Variación con respecto a λ hace cumplir t r ( gramo ) = 0 . Una alternativa es utilizar un enfoque similar al de Dirac, cf. esta publicación del PSE .
Saludos por eso. ¿Conoce alguna buena referencia que discuta esta aplicación particular de los multiplicadores de Lagrange?