Тензорное произведение двух различных матриц Паули σ2⊗η1σ2⊗η1\sigma_2\otimes\eta_1

Я решаю задачу 3.D в H. Georgi Lie Algebra и т. Д. Для развлечения, где нужно вычислить матричные элементы прямого произведения. о 2 η 1 где [ о 2 ] я Дж  и  [ η 1 ] Икс у две разные матрицы Паули в двух разных двумерных пространствах.

Определение основы в нашем четырехмерном тензорном пространстве произведения

(1) | 1 "=" | я "=" 1 | Икс "=" 1 | 2 "=" | я "=" 1 | Икс "=" 2 | 3 "=" | я "=" 2 | Икс "=" 1 | 4 "=" | я "=" 2 | Икс "=" 2

Теперь мы знаем, что когда мы умножаем представления, образующие складываются в смысле

(2) [ Дж а 1 2 ( г ) ] Дж у я Икс "=" [ Дж а 1 ] Дж я дельта у Икс + дельта Дж я [ Дж а 2 ] у Икс ,
где Дж s — образующие, соответствующие различным представлениям Д 1 и Д 2 ( г обозначает групповые элементы).

Используя все это, я нахожу, что в основе ( 1 ) матричное представление тензорного произведения дается выражением

(3) о 2 η 1 "=" ( 0 1 я 0 1 0 0 я я 0 0 1 0 я 1 0 )

(Жирным шрифтом 1 это просто обозначения, см. ниже!) Я не прошу вас переделывать за меня расчеты, но делает ( 3 ) смысл?

Приложение. Мои расчеты были сделаны следующим образом [используя уравнение ( 2 ) ]:

(4) 1 | о 2 η 1 | 1 "=" Дж "=" 1 , у "=" 1 | о 2 η 1 | я "=" 1 , Икс "=" 1 "=" [ о 2 ] 11 дельта 11 + дельта 11 [ η 1 ] 11 "=" 0.
Аналогично, например,
(5) 1 | о 2 η 1 | 2 "=" Дж "=" 1 , у "=" 1 | о 2 η 1 | я "=" 1 , Икс "=" 2 "=" [ о 2 ] 11 дельта 12 + дельта 11 [ η 1 ] 12 "=" 1.
Вот так смелый 1 был получен.

Таковы мои расчеты ( 4 ) , ( 5 ) совсем неправильно?

Матрицы Паули

о 1 "=" ( 0 1 1 0 ) о 2 "=" ( 0 я я 0 ) о 3 "=" ( 1 0 0 1 ) .

Ответы (3)

Я думаю, что проще вычислять прямые произведения, когда вы записываете матрицы в компонентной форме; в основном вам просто нужно умножить каждый элемент первой матрицы на всю вторую матрицу:

А Б "=" [ А 11 Б А 1 н Б А н 1 Б А н н Б ]
В вашем случае, используя матрицы Паули о 2 и η 1 , мы получаем:
о 2 η 1 "=" [ 0 я η 1 я η 1 0 ] "=" [ 0 0 0 я 0 0 я 0 0 я 0 0 я 0 0 0 ]

Итак, мое уравнение 5 неверно?
Прямой продукт о 2 η 1 должен быть одинаковым независимо от того, какой метод вы используете для его расчета. Таким образом, я считаю, что ваше уравнение (3) неверно, что означает, что (5) также неверно. К сожалению, я мало знаком с формальной теорией лжи, поэтому не могу точно определить, что пошло не так.
Вы, например, уверены, что у вас есть экв. (2) верно?
Да, уравнение 2 взято из книги, и вывод выглядит верным.
Помните, что ваш ответ должен быть записан в основе (1).

Ваше уравнение (2) в принципе верно: это стандартное копроизведение алгебр Ли, но оно не имеет значения и никогда не должно было использоваться здесь ни для чего. Язык вас смутил. Он должен читать

Дж а "=" Дж а 1 1 + 1 1 Дж а .
Если вы хотите применить ее к двум дублетным повторениям, вам следует использовать ту же матрицу Паули. о а для обоих Дж а s, умножая на тот же угол и возводя в степень, вы бы увидели, насколько хорошо тензор-фактор групповых элементов в соответствующих подпространствах 1 и 2: опыт ( я θ а Дж а ) "=" опыт ( я θ а ( Дж а 1 1 + 1 1 Дж а ) ) "=" опыт ( я θ а ( Дж а 1 1 ) ) опыт ( я θ а ( 1 1 Дж а ) ) "=" опыт ( я θ а Дж а ) опыт ( я θ а Дж а ) .

Но вместо этого в вашем задании вас просили просто механически оценить тензорное произведение двух разных матриц, чтобы увидеть, правильно ли вы понимаете правила @jabirali, применяемые для получения правильного ответа, который вы должны были найти. Итак, ваше уравнение (3) совершенно неверно: вы оценили о 2 1 1 + 1 1 о 1 . jabirali на самом деле использует ваши соглашения, базис (1), точно.

В качестве дальнейшего исследовательского экскурса вы можете использовать его и ваши правила: «правая матрица в элементах левой матрицы», «левая грубая, правая точная» для вычисления (2) для общей матрицы, например о 2 , а затем CG поверните/уменьшите матрицу 4x4, чтобы найти Дж 2 в триплетном представлении (блок 3x3) и синглетном (0! в оставшемся блоке 1x1).

Каждая матрица Паули имеет два ненулевых элемента. Следовательно, прямое произведение матриц Паули будет иметь четыре ненулевых элемента. В вашем ответе, к сожалению, восемь.

Итак, мое уравнение 5 неверно?
Нет, это просто неправильное уравнение. Сложение генераторов аналогично сложению угловых моментов. Я не читал книгу Джорджи, но это упражнение похоже на то, что предназначено для ознакомления с пространством прямых продуктов. В типичной книге по КМ объяснялось бы, как это пространство произведений может быть представлено в виде прямой суммы пространств со спином 0 и со спином 1.
прошу ответ в базе ( 1 ) .