Как получить результат 3⊗3=6⊕3¯3⊗3=6⊕3¯3 \otimes 3 = 6 \oplus \bar{3} для SU(3)SU(3)SU(3) неприводимых представлений?

Давай С U ( 3 ) неприводимые представления 3 , 3 ¯ . Как получить результат, который

3 3 "=" 6 3 ¯   ?
меня интересует 3 ¯ часть. Понятно, что для 3 3 мы можем использовать тензорные правила, разлагая соответствующую матрицу на симметричные 6 и антисимметричные части. Но почему у нас 3 ¯ , нет 3 , для антисимметричной части?

Вы знакомы с Young tableux?
Связанный С U ( 3 ) сообщение: physics.stackexchange.com/q/10403/2451 и ссылки в нем; особенно ответ physics.stackexchange.com/a/14586/2451 .
@Innisfree: да, я кое-что об этом знаю. QMechanic, спасибо. Я проверю его.

Ответы (1)

Раздел А: Связь преобразований сложных 3 × 3 антисимметричные тензоры и их репрезентативный комплекс 3 -векторы.


Позволять U — специальное унитарное преобразование в С U ( 3 ) в лице 3 × 3 сложная матрица

(А-01) U "=" [ ты 11 ты 12 ты 13 ты 21 ты 22 ты 23 ты 31 ты 32 ты 33 ]
С U U * "=" я у нас есть U * "=" U 1 , так
(А-02) U * "=" ( U ¯ ) Т "=" U Т ¯ [ ты ¯ 11 ты ¯ 21 ты ¯ 31 ты ¯ 12 ты ¯ 22 ты ¯ 32 ты ¯ 13 ты ¯ 23 ты ¯ 33 ] "=" U 1
где ты ¯ = комплексное сопряжение ты и U Т транспонированная матрица U . К дет ( U ) "=" 1 у нас есть
(А-03) U 1 "=" [ ( ты 22 ты 33 ты 23 ты 32 ) ( ты 13 ты 32 ты 12 ты 33 ) ( ты 12 ты 23 ты 13 ты 22 ) ( ты 23 ты 31 ты 21 ты 33 ) ( ты 11 ты 33 ты 13 ты 31 ) ( ты 13 ты 21 ты 11 ты 23 ) ( ты 21 ты 32 ты 22 ты 31 ) ( ты 12 ты 31 ты 11 ты 32 ) ( ты 11 ты 22 ты 12 ты 21 ) ]

(А-03 ) U 1 "=" [ + | ты 22 ты 23 ты 32 ты 33 | | ты 12 ты 13 ты 32 ты 33 | + | ты 12 ты 13 ты 22 ты 23 | | ты 21 ты 23 ты 31 ты 33 | + | ты 11 ты 13 ты 31 ты 33 | | ты 11 ты 13 ты 21 ты 23 | + | ты 21 ты 22 ты 31 ты 32 | | ты 11 ты 12 ты 31 ты 32 | + | ты 11 ты 12 ты 21 ты 22 | ]

По уравнениям (A-02) и (A-03) комплексно сопряженные элементы U выражаются через сами элементы

(А-04) [ ты ¯ 11 ты ¯ 21 ты ¯ 31 ты ¯ 12 ты ¯ 22 ты ¯ 32 ты ¯ 13 ты ¯ 23 ты ¯ 33 ] "=" [ ( ты 22 ты 33 ты 23 ты 32 ) ( ты 32 ты 13 ты 33 ты 12 ) ( ты 12 ты 23 ты 13 ты 22 ) ( ты 23 ты 31 ты 21 ты 33 ) ( ты 33 ты 11 ты 31 ты 13 ) ( ты 13 ты 21 ты 11 ты 23 ) ( ты 21 ты 32 ты 22 ты 31 ) ( ты 31 ты 12 ты 32 ты 11 ) ( ты 11 ты 22 ты 12 ты 21 ) ]
то есть ты ¯ 11 "=" ты 22 ты 33 ты 23 ты 32 , ты ¯ 21 "=" ты 32 ты 13 ты 33 ты 12 ... и т. д.

Теперь пусть ю "=" ( ю 1 , ю 2 , ю 3 ) комплекс 3 -вектор в С 3 и Ом антисимметричная матрица, представляющая операцию ю ×

(А-05) Ом "=" [ 0 ю 3 ю 2 ю 3 0 ю 1 ю 2 ю 1 0 ] "=" ю ×
Предположим, что ю превращается в ю при специальном унитарном преобразовании U е С U ( 3 )
(А-06) ю "=" U ю
и Ом антисимметричная матрица, представляющая операцию ю ×
(А-07) Ом "=" [ 0 ю 3 ю 2 ю 3 0 ю 1 ю 2 ю 1 0 ] "=" ю ×
Определим теперь связь между антисимметричными матрицами Ом и Ом . Для любого г е С 3
(А-08) Ом г "=" ю × г "=" U ю × г "=" U ю × U U * г "=" [ дет ( U ) ( U 1 ) Т ] ( ю × U * г )
Для последнего справа равенства в (A-08) воспользуемся тождеством

(Б-02) М а × М б "=" [ дет ( М ) ( М 1 ) Т ] ( а × б )
раскрыты и доказаны в разделе B.

С дет ( U ) "=" 1 и U 1 "=" U *

[ дет ( U ) ( U 1 ) Т ] ( ю × U * г ) "=" [ ( U * ) Т ( ю × ) U * ] г "=" [ ( U * ) Т Ом U * ] г "=" [ U ¯ Ом ( U ¯ ) Т ] г
так наконец
(А-09) ю "=" U ю Ом "=" ( U * ) Т Ом U * "=" U ¯ Ом ( U ¯ ) Т
С U ¯ также является специальным унитарным преобразованием, U ¯ е С U ( 3 ) , замена U к U ¯ в приведенном выше уравнении (A-09) мы имеем

(А-10) ю "=" U ¯ ю Ом "=" U Ом U Т
Обратите внимание, что два уравнения в (A-10) эквивалентны в следующем смысле: Если Ом это 3 × 3 антисимметричная матрица, представляющая произведение ю × где ю е С 3 , и Ом "=" U Ом U Т ,где U е С U ( 3 ) , затем Ом также является 3 × 3 антисимметричная матрица

Доказательство :  ( Ом ) Т "=" ( U Ом U Т ) Т "=" ( U Т ) Т Ом Т U Т "=" U ( Ом ) U Т "=" U Ом U Т "=" Ом
и представляет продукт ю × , где ю "=" U ¯ ю .

(А-10 ) Ом "=" U Ом U Т ю "=" U ¯ ю
Это подтверждается также приравниванием элементов в уравнении
[ 0 ю 3 ю 2 ю 3 0 ю 1 ю 2 ю 1 0 ] "=" [ ты 11 ты 12 ты 13 ты 21 ты 22 ты 23 ты 31 ты 32 ты 33 ] [ 0 ю 3 ю 2 ю 3 0 ю 1 ю 2 ю 1 0 ] [ ты 11 ты 21 ты 31 ты 12 ты 22 ты 32 ты 13 ты 23 ты 33 ]
уступающий
[ ю 1 ю 2 ю 3 ] "=" [ ( ты 22 ты 33 ты 23 ты 32 ) ( ты 23 ты 31 ты 21 ты 33 ) ( ты 21 ты 32 ты 22 ты 31 ) ( ты 32 ты 13 ты 33 ты 12 ( ты 33 ты 11 ты 31 ты 13 ) ( ты 31 ты 12 ты 32 ты 11 ) ( ты 12 ты 23 ты 13 ты 22 ( ты 13 ты 21 ты 11 ты 23 ) ( ты 11 ты 22 ты 12 ты 21 ) ] [ ю 1 ю 2 ю 3 ]
и так по (А-04)
(А-11) ю "=" U ¯ ю

Примечание. Этот результат относится к первому шагу построения барионов из трех кварков.

(А-12) 3 3 "=" 6 3 ¯

Инвариантность ( комплекса 3 × 3 тензорная ) антисимметрия относительно U е С U ( 3 ) является инвариантностью комплекса 3 -мерное пространство их представителя 3 -векторы ю , которые преобразуются под U ¯ и не под U . Это объясняет, почему 3 ¯ и не 3 .

Если U "=" U ¯ "=" М , то есть U действительна, то она представляет собой чистое вращение в р 3 , М Т "=" М 1 и (А-10 ) дает

(А-13) Ом "=" М Ом М 1 ю "=" М ю


Раздел B : полезная идентификация, необходимая в разделе A


Если а "=" ( а 1 , а 2 , а 3 ) , б "=" ( б 1 , б 2 , б 3 ) сложные 3 -векторы в С 3 и М обратимое линейное преобразование в этом пространстве, представленное 3 × 3 сложная матрица

(Б-01) М "=" [ М 11 М 12 М 13 М 21 М 22 М 23 М 31 М 32 М 33 ] "=" [ р 1 р 2 р 3 ]
где р я ( я "=" 1 , 2 , 3 ) обозначим его комплекс-строку 3 -векторы, то
(Б-02) М а × М б "=" [ дет ( М ) ( М 1 ) Т ] ( а × б )
где
(Б-03) дет ( М ) "=" определитель  М "=" р 1 ( р 2 × р 3 )

(Б-04) ( М 1 ) Т "=" транспонированная инверсия М "=" 1 дет ( М ) [ ( р 2 × р 3 ) ( р 3 × р 1 ) ( р 1 × р 2 ) ]
Выражение а б определяется
(Б-05) а б "=" а 1 б 1 + а 2 б 2 + а 3 б 3
не путать с обычным внутренним продуктом в С 3
(Б-06) а , б "=" а 1 б ¯ 1 + а 2 б ¯ 2 + а 3 б ¯ 3
Доказательство: пусть
час "=" М а × М б
Если { е 1 , е 2 , е 3 } является ортонормированной базой С 3 тогда можно формально написать для любых двух векторов-строк
р × о "=" | е 1 е 2 е 3 р 1 р 2 р 3 о 1 о 2 о 3 |
("формально", потому что определитель есть число, здесь е я являются векторами). Следовательно
час "=" | е 1 е 2 е 3 ( М 11 а 1 + М 12 а 2 + М 13 а 3 ) ( М 21 а 1 + М 22 а 2 + М 23 а 3 ) ( М 31 а 1 + М 32 а 2 + М 33 а 3 ) ( М 11 б 1 + М 12 б 2 + М 13 б 3 ) ( М 21 б 1 + М 22 б 2 + М 23 б 3 ) ( М 31 б 1 + М 32 б 2 + М 33 б 3 ) |
или в более компактной форме
час "=" | е 1 е 2 е 3 ( р 1 а ) ( р 2 а ) ( р 3 а ) ( р 1 б ) ( р 2 б ) ( р 3 б ) |
так
час 1 "=" ( р 2 а ) ( р 3 б ) ( р 2 б ) ( р 3 а ) "=" р 2 [ ( р 3 б ) а ( р 3 а ) б ] р 3 × ( а × б ) "=" р 2 [ р 3 × ( а × б ) ] "=" ( р 2 × р 3 ) ( а × б )
то есть
час 1 "=" ( р 2 × р 3 ) ( а × б )
и циклической перестановкой индексов 1,2,3 имеем для двух других компонент
час 2 "=" ( р 3 × р 1 ) ( а × б )
час 3 "=" ( р 1 × р 2 ) ( а × б )
и наконец
час "=" М а × М б "=" [ ( р 2 × р 3 ) ( р 3 × р 1 ) ( р 1 × р 2 ) ] ( а × б ) "=" [ дет ( М ) ( М 1 ) Т ] ( а × б )
Обратите внимание, что для М реальная ортонормированная матрица
М М Т "=" я М 1 "=" М Т  и  дет ( М ) "=" ± 1
и уравнение (B-02) дает ожидаемый результат
( М а × М б ) "=" ± М ( а × б )
Знак «+» действителен для М является чистым вращением, в то время как знак «-» действителен для М вращение плюс отражение.

Я действительно впечатлен уровнем детализации ваших заметок (лично я также пишу заметки с целью написать что-то «настолько ясно, что невозможно не понять», но я должен сказать, что иногда пропускаю вещи). Подскажу здесь прямое доказательство (А-9), (А-10): Ом Дж я "=" ϵ Дж к я ю к , ю к "=" ты л к ю л Ом Дж я "=" ϵ Дж к я ты л к ю л . Хитрость заключается в следующей формуле, основанной на явном выражении определителя: ϵ я Дж к "=" ϵ а б с ты я а ты Дж б ты к с . «Умножить» обе стороны на ты п к ...
Я немного схитрил в формуле, которая упоминается, например, в math.stackexchange.com/questions/815278/… . я уже использовал г е т ( ты ) "=" 1 или точнее г е т ( ты Т ) "=" 1 , так что да, назовем это расплывчатым намеком.
Я на самом деле смотрю на chat.stackexchange.com/rooms , чтобы мы могли обсудить (я никогда им не пользовался), я думаю, что это более уместно, чем длинные комментарии. Да, я также хочу как очень подробное исчисление, так и абстрактную вещь. что касается "счастливчиков", то я не знаю... "это не всегда возможно" я не понимаю?
@diracpaul Обратите внимание, что вы можете использовать синтаксис\tag{text here} для создания тегов уравнений.