От представлений к теориям поля

Одночастичные состояния, а также поля в квантовой теории поля рассматриваются как представления группы Пуанкаре, например скалярные, спинорные и векторные представления.

Существует ли какая-либо систематическая процедура, которая начинается с метки Дынкина для данного представления, чтобы построить лагранжиан этой теории поля? Если да, то где я могу найти эту процедуру?

Меня не волнует, что добавление взаимодействия калибровочной инвариантностью от этих лагранжианов вызовет неперенормируемость или нет. Я могу жить с эффективными теориями.

Связано: physics.stackexchange.com/q/21801/2451 и ссылки в нем.

Ответы (2)

Не все неприводимые представления (кратко иррепы) группы Пуанкаре приводят к лагранжиану. Одним из примеров (см. мой комментарий к ответу Хулио Парра) являются представления с нулевой массой и «непрерывной спиральностью» (иногда называемые «бесконечной спиральностью»).

Однако есть способ начать с положительной энергии независимо от группы Пуанкаре (т. е. пространства с 1 частицей) и построить алгебры свободных (т. е. невзаимодействующих) локальных наблюдаемых напрямую, не прибегая к лагранжиану. Он основан на методах, пришедших из операторной алгебры — см., например, R. Brunetti, D. Guido and R. Longo, Modular Localization and Wigner Particles , Rev. Math. физ. 14 (2002) 759-786, arXiv:math-ph/0203021 .

Кажется, стоит упомянуть, что Брунетти и др. строят только свободные поля, поскольку неясно, считает ли ОП, что представления однозначно определяют динамику.
@ user1504 - Да, я должен был упомянуть об этом. Я соответствующим образом изменю свой ответ. С другой стороны, если вы посмотрите на последний абзац вопроса, мне показалось, что ОП хотел добавить термин взаимодействия на более позднем этапе путем минимальной связи, поэтому мне показалось разумным предположить, что он хотел получить сначала соответствующую «бесплатную» часть (пожалуйста, user26143, поправьте меня, если я ошибаюсь).
В свое время: я поднял соответствующие вопросы в своем ответе на следующий связанный с физикой вопрос SE: physics.stackexchange.com/questions/13488/to-construct-an-action-from-a-given-two-point-function/ 46578
Большое спасибо за ваш ответ. Да. Сначала я хочу получить лагранжиан для свободного поля. Простите, не могли бы вы привести ссылку на отсутствие лагранжиана для представлений «непрерывной спиральности»? Я просмотрел arXiv:math-ph/0203021, у меня нет доступа к ссылке [30] «Дж. Дж. Айверсон, Г. Мак, Квантовые поля и взаимодействие безмассовых частиц: случай непрерывного вращения, Ann. of Phys. 64 (1971) 211-253" на данный момент...
User26143, попробуйте это... sciencedirect.com/science/article/pii/0003491671902843

Я не думаю, что такое существует. Обычно представители только помогают вам классифицировать объекты, которые у вас есть (т. е. квантовые числа, которые их идентифицируют) и то, как они трансформируются в соответствующей группе. Единственное сходство, о котором я знаю, это то, что некоторые представители групп Пуанкаре, а точнее несущие их векторные пространства, имеют соответствие с гильбертовым пространством решений некоторого волнового уравнения

  • спин 0 : уравнение Клейна-Гордона

  • спин 1/2 : уравнение Дирака

  • спин 3/2: Рарита-Швингер

  • так далее

и может построить лагранжиан/действие, которое дает их как динамику.

Существует подсемейство иррепрезентаций группы Пуанкаре, а именно представлений с нулевой массой и «непрерывной спиральностью», которые вообще не допускают никакой лагранжевой формулировки.
Вы можете сделать гораздо более сильное утверждение: представления не определяют лагранжиан однозначно. Вы должны добавить другие предположения, чтобы получить динамические законы.
@user1504 user1504 - Извините, если я придирчив, но это было бы (важно!) Утверждение о «неуникальности», тогда как мой контрпример скорее «несуществующий», поэтому оба утверждения касаются разных проблем.
@PedroLauridsenRibeiro: мой комментарий был адресован Хулио. Я не утверждаю, что представления определяют лагранжиан. Это неверно даже для 2d-кирального бозона.