Уравнение движения из действия D=3D=3D=3 Лоренца Черна-Саймонса

В трех измерениях хорошо известное действие Лоренца Черна-Саймонса

(1) С КС "=" г 3 Икс ε мю ν р ( ю мю а б р ν р а б + 2 3 ю мю а б ю ν б с ю р с а )
где ю мю а б является спиновой связью Лоренца и р мю ν а б - его соответствующая напряженность поля,
(2) р мю ν а б "=" мю ю ν а б ν ю мю а б + ю мю а ф ю ν ф б ю ν а ф ю мю ф б .
Я хотел бы получить уравнение движения, соответствующее произвольному изменению величины е а мю , которое связано со спиновой связью через условие нулевого кручения (или, что то же самое, условие совместимости по Вильбейну). Следуя инструкциям в примечании к странице 438 в [1] (стр. 30 с титульного листа), я изменяю (1) относительно спинового соединения, чтобы получить,
(3) дельта [ С КС ] "=" г 3 Икс ε мю ν р р ν р а б дельта ю мю а б .
Теперь, варьируя условие совместности Вильбейна, мы можем получить дельта ю мю а б с точки зрения вариации в Vielbein,
(4) 0 "=" мю е ν а "=" мю е ν а + ю мю а б е ν б Г мю ν р е р а дельта ю мю а б "=" е б ν ( дельта Г мю ν р е р а мю дельта е ν а ) .
После подстановки (4) в (3) второй член из (4) не дает вклада, так как после интегрирования по частям имеем член вида ε мю ν р ( мю р ν р а б ) е б о дельта е о а которое обращается в нуль в силу второго тождества Бьянки на р . Поэтому полная вариация
(5) дельта [ С КС ] "=" г 3 Икс ε мю ν р р ν р α о дельта Г мю о α
которое теперь может быть полностью выражено в терминах вариации метрики. Все, что я делал до сих пор, следовало инструкциям вышеупомянутой сноски. Теперь авторы заявляют, что, выражая дельта Г мю о α с точки зрения дельта г мю ν можно показать, что результат
(6) дельта [ С КС ] "=" г 3 Икс С мю ν дельта г мю ν
где С мю ν - тензор Коттона, определяемый формулой
(7) С мю ν "=" ε мю α β α р ~ β ν , р ~ α β "=" р α β 1 4 г α β р ,
( р ~ — тензор Схоутена). Однако, несмотря на комментарии авторов, я не могу прийти к (6) из (5). Причина в следующем. Применяя известную формулу
(8) дельта Г мю о α "=" 1 2 г α β ( мю дельта г β о + о дельта г β мю β дельта г мю о )
к (5) и интегрируя все три члена по частям, первый снова обращается в нуль в силу тождества Бьянки, а второй равен третьему. Это приводит меня к следующему результату,
(9) дельта [ С КС ] "=" г 3 Икс ε мю ν р β р ν р β о дельта г мю о
который после использования тождества
(10) β р ν р β о "=" ν р о р р р о ν ,
сводится к
(11) дельта [ С КС ] "=" 2 г 3 Икс ε мю ν р ν р р о дельта г мю о .
Можно было бы также прийти к такому же выводу, если бы они использовали наблюдение, что в D = 3,
(12) р α β γ дельта "=" г α γ р ~ β дельта + г β дельта р ~ α γ г α дельта р ~ β γ г β γ р ~ α дельта .
Подынтегральное выражение в (11) явно не эквивалентно подынтегральному выражению (6), члены, пропорциональные скаляру Риччи, не очевидны. Что пошло не так?

[1]: С. Дезер, Р. Джекив, С. Темплтон; Топологически массивные калибровочные теории (1982).

Ответы (1)

Обратите внимание, что отсутствующий термин

1 4 ε мю α β α ( дельта β ν р ) дельта г мю ν "=" 1 4 ε мю α ν α р дельта г мю ν
который исчезает из-за ε мю ν дельта г мю ν 0 , поскольку первый тензор кососимметричен, а второй симметричен. Таким образом, результат в ОП и в статье идентичный.

Если это правильное объяснение, то не означает ли это, что полученное уравнение движения плохо определено в том смысле, что я мог бы добавить к подынтегральной функции любой член подобного типа?
Нет: если дельта С "=" А мю ν дельта г мю ν уравнения движения не А мю ν "=" 0 , но А ( мю ν ) "=" 0 . EoM нечувствительны к асимметричной части вариации; только симметричная часть обнуляется. Вы можете добавить любой наклонный тензор, который вам нравится. А мю ν , и это не повлияет на EoM.
Но уравнение движения должно быть С мю ν "=" 0 , который можно получить, только добавив антисимметричный тензор в вашем ответе к подынтегральному выражению. Подразумевая, что EoM чувствителен к добавлению антисимметричного тензора?
Неа. В общих чертах, когда вы выполняете вариацию действия, вы получаете дельта С "=" А мю ν дельта г мю ν , для некоторого тензора А мю ν . Тогда уравнения движения таковы: А ( мю ν ) "=" 0 . Вы можете добавить любой косой тензор к А , а EoM остаются прежними, А ( мю ν ) "=" 0 . В вашем случае вам не нужно «добавлять» антисимметричный тензор, чтобы получить С мю ν . Вместо этого вы должны симметризировать любой тензор, который у вас получится. Именно это и сделали авторы (обратите внимание, что тензор Коттона симметричен!).
Хм, вчера я пытался симметризировать тензор в подынтегральном выражении, и это не дало тензора Коттона. Не могли бы вы добавить больше деталей в свой ответ?
Т.е. не могли бы вы показать, как прийти к уравнению движения С мю ν "=" 0 из уравнения (9).
1)
дельта [ С КС ] "=" г 3 Икс ε мю ν р β р ν р β о дельта г мю о     ε ( мю | ν р β р ν р β | о ) 0
. 2)
ε ( мю | ν р β р ν р β | о ) "=" . . . "=" С мю ν
Какой из этих шагов не ясен?
Есть еще кое-что, на что вы могли бы ответить. Как мы обсуждали, только симметричная часть подынтегральной функции сохранится, если мы изменим относительно симметричного поля. Что произойдет, если поле, которое мы меняем относительно, одновременно симметрично и бесследно? Я думаю, что должна выжить только симметричная и бесследная часть подынтегральной функции. Но я могу заставить подынтегральную функцию (и ЭМ) быть симметричной, но как мы можем заставить бесследность подынтегральной функции? Мы вручную вычитаем след?
Я спрашиваю, потому что я пытался получить EoM действия (1), преобразуя (1) все в индексы системы отсчета, а затем выполняя бесконечно малую вариацию vielbein, порожденную симметричным и бесследным тензором (что я могу сделать, поскольку я показал в другом месте). что (1) локально инвариантно по Лоренцу и Вейлю.
1) Переставить определение С мю ν как
ε мю α β α р β ν "=" С мю ν + 1 4 ε мю α ν α р
2) Симметризируйте индексы
ε ( мю | ν р ν р | о ) р "=" С мю о + 1 4 ε ( мю | α | о ) α р "=" С мю о
3) Подключите это к
ε ( мю | ν р β р ν р β | о ) "=" ε ( мю | ν р ( ν р | о ) р р р | о ) ν )
и 4) сделать вывод, что это равно С мю о .
Жаль, что я не заметил это раньше, уходит много времени впустую. Спасибо!
Интересно, знаете ли вы что-нибудь о вопросе, который я задал в комментарии № 9?
@NormalsNotFar Я рад, что смог помочь :-) Получение производных по отношению к тензорам с ограничениями немного сложно. Одним из вариантов является введение множителя Лагранжа. Например, если вам нужна вариация относительно бесследового тензора г мю ν , то вы вводите термин λ т р ( г ) в действии, где λ "=" λ ( Икс ) это новое поле и г является неограниченным. Вариация по отношению к λ принуждает т р ( г ) "=" 0 . Альтернативой является использование дираковского подхода, ср. этот пост PSE .
Спасибо за это. Знаете ли вы какие-либо хорошие ссылки, в которых обсуждается конкретное применение множителей Лагранжа?