¿Qué es el álgebra de Weyl de una partícula bosónica confinada?

El álgebra de Weyl abstracta W norte es el *-álgebra generado por una familia de elementos tu ( tu ) , V ( v ) con tu , v R norte tal que (relaciones de Weyl)

tu ( tu ) V ( v ) = V ( v ) tu ( tu ) mi i tu v     C o metro metro tu t a t i o norte   R mi yo a t i o norte s
tu ( tu + tu ) = tu ( tu ) tu ( tu ) , V ( v + v ) = V ( v ) V ( v )
tu ( tu ) = tu ( tu ) , V ( v ) = V ( v )
Es un hecho bien conocido (teorema de Stone-von Neumann) que todas las representaciones irreducibles π : W norte B ( H ) de este álgebra tal que
s límite tu 0 π ( tu ( tu ) ) = tu ( 0 ) , s límite v 0 π ( V ( v ) ) = V ( 0 )
son equivalentes unitarios al de Schroedinger:
H L 2 ( R norte )
π ( tu ( tu ) ) mi i tu X ¯ , π ( V ( v ) ) mi i v PAG ¯
dónde X , PAG son los operadores habituales de posición y momento definidos (y esencialmente autoadjuntos) en el espacio de Schwartz S ( R norte ) . Por esta razón, este álgebra se suele asociar a la cuantización de una partícula no relativista sin espín en R norte . Pero, ¿qué sucede si se considera una partícula sin espín confinada en una subregión k R norte , por ejemplo un círculo S 1 R 2 , una esfera S 2 R norte o un subconjunto abierto genérico? El espacio de estado aún podría elegirse como L 2 ( k ) , pero ¿qué pasa con el Álgebra de Weyl asociada? Creo que todavía se puede definir de forma abstracta pero, mientras que las relaciones de conmutación deben conservarse de alguna manera, el dominio de los parámetros ( tu , v ) todavía no se puede tomar como R norte × R norte de lo contrario caemos en el contexto anterior.

¿Existe alguna receta para una situación tan general? Para ser más precisos: Dada una partícula bosónica confinada en una subregión K, ¿es posible asociar una familia de elementos abstractos tu ( tu ) , V ( v ) , tu , v pertenecientes, por ejemplo, a algunos grupos aditivos, de modo que se satisfagan las propiedades de Weyl anteriores?

Para empezar, el operador de cantidad de movimiento no se define como una extensión autoadjunta de -id/dx a menos que se especifiquen las condiciones de contorno adecuadas. Debe ser autoadjunto para que exista el exponencial.
Probablemente mi pregunta no esté bien planteada. Nunca dije esto, escribí que el momento está dado por la extensión autoadjunta de -id/dx_j sobre el espacio de Schwartz solo para el caso de R^n. Mi pregunta es exactamente qué sucede con la situación general de K.

Respuestas (1)

Cuando el espacio de fases de un sistema no es R 2 norte , el álgebra de observables no será el álgebra de Weyl, por ejemplo, cuando el espacio de fase es el de dos esferas S 2 entonces los observables son los momentos angulares que satisfacen el S tu ( 2 ) álgebra$

Sin embargo, el álgebra de Weyl sigue desempeñando un papel importante incluso en el caso de espacios de fase no planos. La razón principal es que, debido al teorema de Darboux, cualquier espacio de fase se ve localmente como R 2 norte . En el caso de un paquete cotangente de una variedad general (no plana), el álgebra de Weyl se convierte en el álgebra de símbolos de operadores pseudodiferenciales . Estos operadores son importantes en el análisis semiclásico.

Incluso de manera más general, existe una construcción general de cuantización debida a Fedosov en la que se adjunta un álgebra de Weyl a cada punto en una variedad simpléctica para formar un paquete de Weyl. Las diversas fibras de este haz están unidas por una conexión conocida como conexión Fedosov. Usando estos datos, uno puede construir el mapa de cuantización de Fedosov orden por orden en la constante de Planck. Véase la siguiente tesis de Philip Tillman donde se da explícitamente el caso de la cuantización de la esfera.