Tensor tensión-energía para campos de Dirac y su dependencia de la conexión

En el tensor esfuerzo-energía (SET) para campos vectoriales y escalares libres, cualquier referencia a la conexión Γ m v λ en los términos cinéticos parecen estar ausentes ( m ϕ = m ϕ ) o se anulan mutuamente ( F m v = m A v v A m = m A v v A m ). Esto tiene sentido para mí porque uno no debería necesitar saber las derivadas de la métrica/vielbein para calcular la fuente de las ecuaciones de campo de Einstein (EFE) en un punto. Comenzando con el Lagrangiano simetrizado para un campo de Dirac,

L = i 2 ψ ¯ γ m m ψ i 2 ψ ¯ m γ m ψ metro ψ ¯ ψ ,

y promoviendo derivadas parciales a derivadas covariantes, obtengo la siguiente forma para el SET:

T Dirac m v = i 2 ψ ¯ ( γ m v + γ v m ) ψ i 2 ψ ¯ ( v γ m + m γ v ) ψ gramo m v L Dirac

En esta expresión para el CONJUNTO de un campo libre de Dirac, parece que no puedo obtener los términos de conexión de espín ( m ψ m ψ ) en las derivadas covariantes para cancelar, por lo que este tensor depende explícitamente de las derivadas del vielbein mi m a . ¿Esos términos de conexión de espín de hecho se anulan entre sí y reducen las derivadas covariantes a derivadas parciales ordinarias?

Si no, ¿no es esto un problema cuando se conecta a las ecuaciones de campo de Einstein? Dado que los campos de Dirac también obedecen a la ecuación de Klein-Gordon, ¿podemos escribir un Lagrangiano similar al de Klein-Gordon (desechando información sobre el espín) y usarlo para calcular un CONJUNTO independiente de la conexión?

Incluso si la curvatura está "ausente" en el tensor de tensión para un campo de Maxwell y un escalar, diría que todavía está implícitamente en el sistema de ecuaciones. Las ecuaciones de movimiento para un escalar y el campo de Maxwell conocen la curvatura. Por lo tanto, los valores en el caparazón para el campo de Maxwell y el escalar reflejarán la presencia de curvatura en la forma en que originan las ecuaciones de Einstein.
¡Gracias! Estoy de acuerdo (creo): la curvatura influye implícitamente en la evolución del tensor de tensión y las ecuaciones de movimiento. Mi pregunta se limita a calcular el tensor de tensión y la curvatura en un intervalo de tiempo en términos de (a) los valores de campo locales y sus derivadas parciales solo frente a (b) la necesidad de incluir derivadas covariantes para tener en cuenta la curvatura.

Respuestas (1)

Como es bien sabido, el EFE es una PDE para la métrica gramo m v / vielbein mi a m , que desempeña el papel de los campos dinámicos de GR .

OP aparentemente está reflexionando sobre la siguiente pregunta.

¿Es el término fuente de EFE (es decir, el tensor SEM de la materia) T m v ) independiente de los campos GR (es decir, la métrica gramo m v / vielbein mi a m ) y sus derivados?

Respuesta: No, este no tiene por qué ser el caso.

Ejemplos:

  • OP está considerando materia compuesta de fermiones de Dirac. La generalización de vielbein del tensor SEM de Hilbert depende de la conexión de espín, cf. mi respuesta Phys.SE aquí .

  • Ya el tensor Maxwell SEM en espacio curvo depende de la métrica gramo m v .

  • Una situación similar tiene lugar en el escalar QED. Aquí las EFE se reemplazan con las ecuaciones de Maxwell. Los campos dinámicos ahora están A m . Se puede demostrar que el término fuente (el eléctrico 4 -actual j m ) en este caso depende de A m .