Физическая интуиция спинорной связи и спинорных пучков?

Я пытался узнать, как выразить уравнение Дирака в искривленном пространстве-времени , и, просматривая различные ресурсы, я обнаружил, что концепции спинорного пучка и спиновой связи продолжают всплывать. Я продолжаю путаться в формализме, который пытается описать спин. Я знаком с понятиями векторных расслоений и связей на векторных расслоениях и хотел бы понять, как эти понятия связаны со спином. Чтобы сделать этот вопрос немного менее открытым, я объясню свою интуицию в отношении векторных расслоений и их связи, объясню, почему я запутался в спиновой связи и спинорном расслоении, и задам более острые вопросы в конце.

Векторные расслоения: задано многообразие М мы хотели бы присоединить k-мерное векторное пространство к каждой точке таким образом, чтобы локально на многообразии векторные пространства выглядели как пространство произведения М × р н . Априори эти векторные пространства на самом деле не взаимодействуют друг с другом в том смысле, что не существует четко определенного способа сложения и вычитания векторов, лежащих в разных векторных пространствах, то есть векторных пространствах, прикрепленных к разным точкам на многообразии. . Итак, мы вводим связность на расслоении, чтобы иметь возможность вычитать точки рядом друг с другом на многообразии. Это позволяет нам брать производные и определяет ковариантную производную Д мю "=" мю + А мю , где матрицы А мю являются символами Кристоффеля (или калибровочными полями и т. д.) в некоторой системе координат на многообразии и репере расслоения. В физической литературе поля А мю часто вводятся как фиктивный фактор, предназначенный для наложения условия калибровочной ковариации на Д мю . Ковариация означает преобразование ψ U ψ и соответствующий Д мю ψ U Д мю ψ , что на языке расслоения соответствует изменению координат на расслоении.

Спиновая связь: Насколько я понимаю (из Wiki ), спиновая связь описывает обобщенные тензоры, построенные в терминах локальных ортонормированных систем отсчета. Во-первых, вы строите локальные поля фрейма, или виербейны, е мю а . Тогда вы относитесь к латыни а , б , с , . . . индексы как новый тип тензорного объекта, в то время как вы обрабатываете греческие индексы мю , ν , . . . как стандартные касательные векторы или ковекторы. Есть разные коэффициенты связи ю мю б с для латинских индексов, чем для коэффициентов Кристоффеля Г мю ν λ . ю вычисляются с условием, что ковариантная производная убивает виербейнов, т. е. что Д р е мю а "=" р е мю а + ю мю а б е мю а Г мю р λ е λ а "=" 0 и что Д р η а б "=" 0 .

Spinor Bundle: это концепция, которая смущает меня больше всего. Как я понял, спин-группа двойная обложка С О ( н ) соответствующих спинорам, поскольку 360 о вращение должно быть равно -1, как для спиноров, и 720 о вращение должно быть тождеством. Алгебра, которая входит в эту конструкцию, очень сбивает меня с толку, особенно потому, что у меня нет интуиции/мотивации, чтобы понять, откуда она взялась. Таким образом, я также не понимаю, как изображение пакета получается из этого

Итак, наконец, мои вопросы:

  1. Кажется, что спиновая связь полностью зависит от метрического тензора г мю ν , так как фреймы Вирбейна строятся из г мю ν а определяющие уравнения тензора опираются только на связи Вирбейна и Кристоффеля. Добавляет ли спиновая связь какую-либо дополнительную структуру к метрике или она полностью зависит от метрики?
  2. Что представляют собой эти обобщенные спин-тензорные объекты с латинским индексом, такие как е мю а и почему они должны быть значимы для спиноров?
  3. Какие волокна связаны со спинорным пучком и как спинорное соединение геометрически соответствует их «соединению»?

В целом, в идеале я хотел бы увидеть, как все эти разные концепции «связаны» (плохой каламбур, извините) в максимально интуитивном смысле. Любые соответствующие ресурсы или дополнительные комментарии приветствуются!

Привет, Джо, если ты считаешь, что твои ответы будут долгими, объясняя это тебе (извини, я не очень хорошо знаю материал, так что скажи мне), могу ли я предложить тебе разделить твои вопросы на три отдельных. Говорю это потому, что из вашего текста над вопросами видно, что вам может понадобиться длинный ответ. Во всяком случае, просто мысль, удачи с ним.
Здравствуйте, спасибо за предложение! Но причина, по которой я ставлю все это как один вопрос, заключается в том, что все они представляют собой разные точки зрения на вопрос «что такое спин/спинорные пучки/спиновая связь?». Приведенный выше текст был просто добавлен, чтобы прояснить, откуда я взялся, и дать некоторую базовую лексику и идеи, которые могут быть полезны при построении ответов.
Думаю эта статья arxiv.org/abs/1010.5822 вам очень поможет

Ответы (1)

Некоторые комментарии:

Во-первых, позвольте мне в двух предложениях описать конструкцию спинорного расслоения. Учитывая гладкое ориентированное лоренцево многообразие ( М , г ) , имеем касательное расслоение Т М М . У нас также есть С О ( н , 1 ) основной пучок кадров, Ф М М . Сейчас, Т М это пакет, связанный с Ф М через естественное представление ортонормированных реперов как элементов С О ( н , 1 ) . С С О ( н , 1 ) имеет двойную крышку С п я н ( н , 1 ) , мы предполагаем существование двойного расслоения Ф М , С п я н ( н , 1 ) п М . Затем мы берем векторное пространство Δ на котором есть представление С п я н ( н , 1 ) , здесь вступает в действие алгебра Клиффорда. Наконец, спинорное расслоение С "=" п × С п я н ( н , 1 ) Δ . Таким образом, спинорное расслоение — это векторное расслоение, ассоциированное с двойным покрытием расслоения репера.

  1. Спиновая связь действительно полностью зависит от метрики. Добавленная вами дополнительная структура — это спин-пакет (который не обязательно должен быть уникальным). Спиновая связность в некотором смысле является поднятием связности Леви-Чивиты из касательного расслоения.

  2. Вильбайны е а мю в некотором смысле являются объектами смешанных векторно-фреймовых полей. Их можно рассматривать как представляющих Т М Ф М двойственность сверху.

  3. Волокна спинорного пучка являются элементами Δ грубо говоря сверху. Они являются спинорами в смысле теории представлений. Связь соединяет их в том же смысле, что и любая связь Эресмана.