¿Por qué para introducir campos de spinor necesitamos este mapa en la definición de una estructura de spin?

Permítanme comenzar con lo que entiendo actualmente. Sea S O ( 1 , 3 )SO (1,3) _Sea el grupo de Lorentz ortocrono propio. Su cubierta universal es S L ( 2 , C ). Las representaciones de su cobertura universal están etiquetadas por pares de enteros o semienteros ( A , B )qué etiqueta s u C ( 2 )representaciones. Las representaciones con A + Bentero desciende a las representaciones verdaderas de S O ( 1 , 3 )pero los que tienen A + Bmedio entero no lo hacen y estas son representaciones de spinor.

En particular tenemos por ejemplo ( 12 ,0)y ( 0 , 12 )Espinores de Weyl. Los propios espinores son elementos de C 2y dado Λ S L ( 2 , C )sabemos cómo actúa sobre ellos a través de las representaciones D ( 12 ,0)(Λ)y D ( 0 , 12 )(Λ).

Ahora, dada esta configuración, nos gustaría hablar sobre los campos de espinor en algún espacio-tiempo general ( M , g ). Dado que los espinores se están introduciendo como elementos de un espacio de representación de la cobertura universal de S O ( 1 , 3 )no sorprende que los campos asociados vengan como secciones de un paquete asociado a un principal SL ( 2 , C )-manojo. Sin embargo, lo que sucede es que a menudo se dice que se necesita una estructura de espín, que se puede definir de la siguiente manera:

Definición : Sea ( M , g )sea ​​una variedad semirriemanniana de firma ( t , s )y sea F ( M )sea ​​el principal asociado S O ( t , s )-haz de marcos ortonormales. Una estructura de giro en ( M , g )es un principal S p i n ( t , s )-paquete π S : S ( METRO ) METROjunto con un mapa de paquete principal Φ : S ( M ) F ( M )tal que Φ ( s Λ ) = Φ ( s ) ρ ( Λ ) ,

donde ρ : S pags yo norte ( t , s ) S O ( t , s )es el mapa de cobertura.

Lo que no entiendo es cómo se usa esta estructura en la práctica. ¿Por qué necesitamos este mapa Φ : S ( M ) F ( M )? ¿Por qué necesitamos conectar los dos paquetes para poder hablar sobre los campos de espinor?

Porque si solo tenemos un S p i n ( t , s )-paquete - o en firma ( 1 , 3 )uno SL ( 2 , C ) _-paquete: parece que ya podemos tomar las representaciones de espinores como las representaciones de Weyl y realizar la construcción del paquete asociado para construir campos de espinores. ¿Por qué, además de conectarse al paquete de marcos a través de este mapa Φ¿es necesario?

No quieres un paquete de giro arbitrario; quieres uno que cubra tu paquete tangente.
Pensando un poco más en el tema, es porque queremos que el S L ( 2 , C ) ¿Las transformaciones en los espinores siempre se asocian a las transformaciones locales de Lorentz en el marco ortonormal local? Porque eso es lo que creo que el mapa Φ asegura: sin ella podríamos actuar con Λ en los espinores independientemente de cualquier "cambio de marco" local que tenga lugar, lo que creo que haría que la transformación en los espinores fuera bastante extraña de interpretar, creo.
Sí. Los paquetes genéricos Spin(N) están bien, pero definen "simetrías internas" en lugar de "externas". Por ejemplo, así es como se define una teoría de calibre con el grupo de calibre Spin(N). Aquí la fibra no sigue la tangente, es independiente.

Respuestas (1)

¿Por qué necesitamos conectar los dos paquetes para poder hablar sobre los campos de espinor?

Lo dicta el requisito de invariancia de Lorentz del Lagrangiano de Dirac L = i ˉ ψ ψ m ˉ ψ ψ

con espinor ψen S ( M )y la derivada del espacio-tiempo en F ( M ). La invariancia de Lorentz te obliga a mapear correctamente S ( M ) F ( M ).

Esto es al revés porque L no se define hasta que defina correctamente su paquete de spinor. Entonces no puedes usar L para discutir cualquier cosa sobre el haz de spinor, ya que este último viene primero.