Representaciones del Grupo Lorentz

¡Agradecería que alguien pudiera verificar que mi exposición aquí es correcta y luego aventurar una respuesta a la pregunta al final!

S O ( 3 ) tiene una representación fundamental (spin-1), y representaciones de productos tensoriales (spin- norte por norte Z ) .

S O ( 3 ) tiene grupo de cobertura universal S tu ( 2 ) . La representación básica de S tu ( 2 ) y sus representaciones de productos tensoriales descienden a representaciones proyectivas de S O ( 3 ) . A estas representaciones las llamamos representaciones de espín de S O ( 3 ) (girar- norte / 2 por norte Z ).

El espacio vectorial complejo C 2 tiene elementos llamados espinores, que se transforman bajo una rotación R según el representante correspondiente D ( R ) . La generalización natural de un espinor se llama pseudotensor y vive en el espacio del producto tensorial.

Podemos repetir el análisis para el grupo de Lorentz ortocrónico propio L + . Encontramos que el grupo de cobertura universal es S L ( 2 , C ) y obtenemos dos espines no equivalentes 1 / 2 representaciones proyectivas de L + , a saber, las representaciones fundamentales y conjugadas de S L ( 2 , C ) .

Ahora bien, cuando pasamos al grupo completo de Lorentz, de alguna manera las representaciones proyectivas desaparecen y se convierten en representaciones genuinas. ¿Por qué, moral y matemáticamente, es esto? Si es posible dar una respuesta sin recurrir al álgebra de Lie, y solo trabajando con representaciones del grupo, ¡estaría encantado!

Muchas gracias de antemano.

Respuestas (1)

Ahora bien, cuando pasamos al grupo completo de Lorentz, de alguna manera las representaciones proyectivas desaparecen y se convierten en representaciones genuinas.

No creo que esto sea cierto. Algunas, pero no todas, las representaciones de espinores del grupo de Lorentz ortocrónico propio se extienden a representaciones del grupo de Lorentz completo; simplemente agrega la inversión de paridad y la inversión de tiempo. Pero las nuevas representaciones siguen siendo proyectivas.

Tienes razón: el grupo de Lorentz tiene representaciones proyectivas. El argumento completo se da en Weinberg I ch. 2.7: si un grupo no tiene repeticiones proyectivas, entonces (1) su álgebra de Lie no debe tener carga(s) central(es) y (2) el grupo debe ser simplemente conexo. (1) está bien para el grupo de Lorentz, pero (2) no: el grupo es isomorfo a S L ( 2 , C ) / Z 2 , que no es simplemente conexo. Sin embargo, la 'fase' que aparece bajo la multiplicación de grupos sólo puede ser ± 1 (si el estado en cuestión es un bosón/fermión), y no puede haber mezcla entre los dos.
@ user1504 - ¡Muchas gracias! Entonces, cuando la gente habla de representaciones de medio giro del grupo completo de Lorentz, ¿realmente se refieren a representaciones proyectivas ? Tal vez sea porque vengo de una formación matemática, pero no me gusta cuando la gente habla de una "representación" donde D ( yo ) yo !
@EdwardHughes: Sí, eso es correcto. repeticiones proyectivas de GRAMO son representantes de la cubierta universal de GRAMO . En realidad no son representaciones de GRAMO . Pero en la mecánica cuántica, dado que no nos importa que las constantes multipliquen un estado, las simetrías se pueden realizar como representaciones proyectivas.
@ user1504: es negligente decir que no nos importan las constantes que multiplican un estado, ya que normalmente en las fases de QM importan. En este caso nos da igual, porque por unitaridad la fase no puede depender del estado en cuestión, por lo que no se puede medir, ni siquiera en superposiciones.
@Vibert Entonces, el artículo de Wikipedia aquí es incorrecto, ¿y debería decir representación proyectiva en todas partes donde dice representación entonces?
@user1504: <Las repeticiones proyectivas de G son repeticiones de la cobertura universal de G>. No realmente, los teoremas fundamentales de Bargmann afirman que una representación proyectiva de un grupo de Lie se puede elevar a una representación vectorial genuina de la extensión central no trivial de su grupo de cobertura universal. Las extensiones centrales del grupo de rotación en 3D, el grupo de Lorentz en 1+3, el grupo de Poincaré en 1+3 son triviales, en el sentido de que tienen álgebras de Lie isomórficas (ver el argumento en el Vol.1 de Weinberg).