ajuste de QFT libres en la formulación algebraica de Haag-Kastler

¿Se ha ajustado la teoría libre del campo cuántico de Klein-Gordon al marco algebraico de Haag-Kastler? (En realidad, John Baez me dijo "sí", y debería saberlo). Si es así, ¿puede describir la estrategia básica y/o dar sugerencias?

La misma pregunta para la teoría del campo libre de Dirac.

Ambas respuestas fueron útiles, pero tomará un tiempo digerirlas. Es interesante notar que el método no implica comenzar con QFT y generar álgebras a partir de funciones acotadas de campos difuminados. No puedo dejar de preguntarme acerca de ese enfoque. Pero bueno, "Física Teórica" ​​se está cerrando de todos modos.

Respuestas (2)

Sí, estos son los ejemplos estándar. Algunas referencias se recogen aquí .

Para una revisión/encuesta rápida, vea, por ejemplo, las diapositivas 11-17 en

  • Edison Montoya, Teoría cuántica algebraica de campos (2009) ( pdf )

La discusión del escalar libre en Minkowski y el espacio-tiempo curvo es alrededor de la sección 3.2 de

  • Romeo Brunetti, Klaus Fredenhagen, Teoría cuántica de campos en espaciotiempos curvos ( arXiv:0901.2063 )

La discusión del campo de Dirac y sus deformaciones se encuentra, por ejemplo, en

  • C. Dappiaggi, Gandalf Lechner, E. Morfa-Morales, Deformaciones de las teorías cuánticas de campos en el espaciotiempo con campos vectoriales asesinos , Commun.Math.Phys.305:99-130, (2011), ( arXiv:1006.3548 )

Hay muchos más, solo persiga referencias. Si se discute algún ejemplo, es el campo escalar libre. Eso es lo que motivó e instruyó gran parte de la teoría. El arte es ir más allá de ese ejemplo.

¿No hay una excepción para el campo escalar sin masa en 2D?
¿Excepción de qué? De hecho, la aplicación de AQFT a 2d CFT ha tenido mucho éxito; consulte ncatlab.org/nlab/show/conformal+net para obtener referencias. Me gusta pensar que esto es un poco irónico: muchos libros de texto AQFT comienzan motivados por la comprensión de 4d YM y no les gusta la teoría de cuerdas, pero luego se obtienen resultados más difíciles e importantes en la clasificación de 2d CFT, y la teoría de cuerdas probablemente se ha beneficiado más. de este esfuerzo que 4d QFT tiene.
Estimado Urs: Estoy de acuerdo en que 2D CFT ha tenido más éxito como ejemplo del tratamiento axiomático que puede reconciliarse con matemáticos rigurosos. Y es irónico desde un punto de vista sociológico. Pero no estoy de acuerdo con su sugerencia implícita que está escrita al menos entre líneas de que la escuela de pensamiento AQFT en sí misma representó una parte significativa de las ideas 2D. Véase, por ejemplo, BPZ (4000 citas) www33.atwiki.jp/_pub/sakurazemi/reference/BPZ1984.pdf , que es un documento que importa aquí. Sin referencias AQFT...
Arnold, la excepción en la que puede haber estado pensando es la prueba de Coleman de que no hay bosones de Goldstone en 2D, projecteuclid.org/…
No hago ciencia contando citas, pero si me veo obligado a probar un punto aquí señalando la autoridad de las citas, podría señalar arxiv.org/abs/1004.0616 de Longo-Witten , que usa AQFT para estudiar problemas que permanecieron con el viejo Witten. "Algunos cálculos en la teoría de campo de cuerda abierta independiente de fondo".
Estimado @Urs, los recuentos de citas están lejos de ser perfectos, pero tendría una idea mucho mejor, en muchos órdenes de magnitud, sobre el valor de varios documentos si los observara meticulosamente. Seguramente no querrá sugerir que este documento de Longo-Witten es comparable en su importancia a Belavin-Polyakov-Zamolodchikov, ¿verdad? El artículo de LW es realmente matemáticas, no física. Además, las referencias a AQFT son autocitas de Longo+Rehren, por lo que seguramente no contienen mucha información, ¿verdad?
∫dⁿ⁻¹p (2p⁰)⁻¹ exp(ip⋅x) está mal definido para d=2, m=0. Por lo tanto, no hay QFT escalar bidimensional sin masa libre. (Sospecho que puede omitir "libre". En ese caso, no puede haber un bosón de Goldstone ni una ruptura espontánea de una simetría continua). Pero esto es tangencial.
@GregWeeks: sí, eso es lo que tenía en mente.

Como mencionó Urs en su respuesta, los campos libres realmente constituyen los ejemplos guía para los diversos sistemas axiomáticos de QFT. La construcción de campos libres en el espacio de Minkowski es una parte estándar de la teoría, aunque puede ser necesario investigar un poco para encontrar la referencia precisa donde se comprueba que dicha construcción satisface el conjunto deseado de axiomas. En particular, para el sistema de axiomas de Haag-Kastler, una vez que la teoría se construye sobre todo el espacio de Minkowski, se debe mostrar la inyectividad y el isomorfismo de las álgebras localizadas en subconjuntos del espacio de Minkowski, con respecto a las inclusiones apropiadas de estos subconjuntos.

Las construcciones de varios campos bosónicos y fermiónicos libres, incluidos los casos específicos de campos escalares y de Dirac, se pueden encontrar en estas referencias clásicas, con grados de detalle algo variables:

  • Baez, JC, Segal, IE, Zhou, Z., Introducción a la teoría algebraica y constructiva de campos cuánticos (Princeton, 1992)

  • Wald, RM, Teoría cuántica de campos en el espacio-tiempo curvo y la termodinámica de los agujeros negros , (Chicago, 1994).

Hay dos etapas principales en la construcción. Uno tiene que construir el espacio lineal de soluciones como una variedad simpléctica (ese es el espacio de fase clásico). Entonces uno tiene que convertir el álgebra de funciones en este espacio en un no conmutativo C -álgebra de observables cuánticos (eso es cuantización). Dado que las teorías en cuestión son lineales, una vez que se realiza el análisis funcional necesario, se realiza mediante una versión de dimensión infinita de cómo se realiza para un oscilador armónico simple. Para los fermiones es bastante sencillo. Para los bosones, uno tiene que usar el truco intermedio de trabajar con el álgebra de funciones acotadas generadas por campos difuminados exponenciados (esa es el álgebra de Weyl). Los operadores ilimitados reales que representan campos difuminados se construyen tomando derivados de los elementos del álgebra de Weyl, una vez que se ha elegido una representación.

Los mismos pasos aparecen también en el trabajo sobre QFT en el espacio-tiempo curvo, donde diferentes referencias describen los pasos individuales en diferentes niveles de detalle. Para obtener algo como los axiomas de Haag-Kastler de las últimas construcciones, uno simplemente tiene que restringirse a los espacio-tiempos que consisten en subespacios causales en forma de diamante del espacio de Minkowski. Las referencias clásicas para teorías de campo particulares incluyen:

El mayor escollo técnico en estas referencias es cómo tratan (o no tratan) las superficies de Cauchy no compactas.

La generalización moderna de los axiomas de Haag-Kastler a los espaciotiempos lorentzianos globalmente hiperbólicos arbitrarios son los axiomas de Brunetti-Fredenhagen-Verch (o teoría cuántica de campos localmente covariante). Aquí hay un par de referencias modernas que dan la construcción de campos libres (subsumiendo la mayoría de los ejemplos particulares anteriores), con gran detalle matemático, que encaja directamente en este marco:

(Nota para los entendidos: en esta situación restringida, ¡la cuantización resulta ser un funtor!)

Por supuesto, se puede encontrar mucha más literatura investigando hacia adelante y hacia atrás en la red de citas comenzando con las referencias anteriores.

Gracias. Dos notas: El texto de Baez/Segal/Zhou está en "reslib.com". Y el libro de texto de Streater & Wightman presenta rápidamente las teorías que no interactúan como ejemplos de los axiomas del texto, mientras que los libros de texto algebraicos de Haag y de Araki no lo hacen (basado en mi comprensión limitada de los últimos textos).
Con respecto a su esquema del procedimiento: ¿Qué pasa con la anticomutividad de los fermiones? Expresado de otra manera: IIUC, las soluciones clásicas de fermiones no existen. (A cualquiera que pregunte "¿Entonces cómo integramos sobre soluciones fermiónicas en integrales de ruta?", Mi respuesta es "La integración es una integración formal de polinomios formales en muchas variables formales".)
¿Qué pasa con eso? El tema de las soluciones clásicas de fermiones es muy interesante, pero se elude por completo en el caso lineal utilizando tratamientos estándar. Uno usa el espacio dual (es decir, funciones de prueba) al espacio de soluciones clásicas (reales o de valor complejo) para construir un álgebra de Clifford usando el CAR. Se utiliza una norma sobre este álgebra para completarla a C*. El propio campo fermiónico puede verse como un mapa de las funciones de prueba en los generadores del álgebra abstracta de Clifford.
Al leer "Comentarios y referencias" en reslib.com/book/… , veo que Haag, Araki y sus amigos no estaban usando álgebras generadas por campos no observables después de 1964. Y eso es lo que tenía en mente en mi pregunta. Para la teoría libre de Dirac, el sector de vacío contendría solo estados con número de leptones cero. ¿Es ese el caso de la construcción que describiste?
La construcción que describí es la versión algebraica de la que se usa en todos los libros de QFT. Por lo tanto, utiliza campos no observables. Si desea hacer la transición solo a campos observables, todo lo que tiene que hacer es restringirse a la subálgebra de campos de número par de fermiones. Cualquier representación del álgebra mayor se divide entonces, cuando se restringe a la subálgebra par, en sectores de superselección. Creo que el cargo de superselección aquí es la paridad del número de fermiones, en lugar de solo el número. Aunque podría estar equivocado en ese detalle.
¡Gracias! (Y usé "número de leptones" para significar # de electrones - # de positrones).