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Representaciones de grupos de Lie clásicos

En matemáticas, las representaciones de dimensión finita de los grupos de Lie clásicos complejos , , , , , se pueden construir utilizando la teoría de representación general de álgebras de Lie semisimples . Los grupos , , son de hecho grupos de Lie simples , y sus representaciones de dimensión finita coinciden [1] con las de sus subgrupos compactos máximos , respectivamente , , . En la clasificación de álgebras de Lie simples , las álgebras correspondientes son

Sin embargo, dado que los grupos de Lie clásicos complejos son grupos lineales , sus representaciones son representaciones tensoriales . Cada representación irreducible está etiquetada por un diagrama de Young , que codifica su estructura y propiedades.

Grupo lineal general,grupo lineal especialygrupo unitario

La construcción de representaciones tensoriales de Weyl

Sea la representación definitoria del grupo lineal general . Las representaciones tensoriales son las subrepresentaciones de (a veces se las llama representaciones polinómicas). Las subrepresentaciones irreducibles de son las imágenes de mediante funtores de Schur asociados a particiones enteras de en como máximo números enteros, es decir, a diagramas de Young de tamaño con . (Si entonces .) Los funtores de Schur se definen utilizando simetrizadores de Young del grupo simétrico , que actúa naturalmente sobre . Escribimos .

Las dimensiones de estas representaciones irreducibles son [1]

¿Dónde está la longitud del gancho de la célula en el diagrama de Young ?

Ejemplos de representaciones tensoriales:

Representaciones generales irreducibles

No todas las representaciones irreducibles de son representaciones tensoriales. En general, las representaciones irreducibles de son representaciones tensoriales mixtas, es decir, subrepresentaciones de , donde es la representación dual de (a veces se las llama representaciones racionales). Al final, el conjunto de representaciones irreducibles de está etiquetado por secuencias no crecientes de números enteros . Si , podemos asociar al par de tablas de Young . Esto muestra que las representaciones irreducibles de pueden etiquetarse por pares de tablas de Young . Denotemos la representación irreducible de correspondiente al par o equivalentemente a la secuencia . Con estas notaciones,

donde . [3] Véase [4] para una interpretación como un producto de factores n-dependientes dividido por productos de longitudes de gancho.

Caso del grupo lineal especial

Dos representaciones de son equivalentes como representaciones del grupo lineal especial si y solo si existe tal que . [1] Por ejemplo, la representación del determinante es trivial en , es decir, es equivalente a . En particular, las representaciones irreducibles de pueden indexarse ​​mediante tablas de Young, y son todas representaciones tensoriales (no mixtas).

Caso del grupo unitario

El grupo unitario es el subgrupo compacto máximo de . La complejización de su álgebra de Lie es el álgebra . En términos teóricos de Lie, es la forma real compacta de , lo que significa que las representaciones irreducibles lineales y continuas complejas de este último están en correspondencia biunívoca con las irreps lineales y algebraicas complejas del primero, a través de la inclusión . [5]

Productos tensoriales

Los productos tensoriales de representaciones de dimensión finita de se dan mediante la siguiente fórmula: [6]

donde a menos que y . Llamando al número de líneas en una tabla, si , entonces

donde los números enteros naturales son coeficientes de Littlewood-Richardson .

A continuación se muestran algunos ejemplos de dichos productos tensoriales:

En el caso de representaciones tensoriales, se conocen símbolos 3-j y símbolos 6-j . [7]

Grupo ortogonalygrupo ortogonal especial

Además de las representaciones del grupo de Lie descritas aquí, el grupo ortogonal y el grupo ortogonal especial tienen representaciones de espín , que son representaciones proyectivas de estos grupos, es decir, representaciones de sus grupos de cobertura universales .

Construcción de representaciones

Dado que es un subgrupo de , cualquier representación irreducible de es también una representación de , que sin embargo puede no ser irreducible. Para que una representación tensorial de sea irreducible, los tensores deben ser sin traza. [8]

Las representaciones irreducibles de están parametrizadas por un subconjunto de los diagramas de Young asociados a representaciones irreducibles de : los diagramas tales que la suma de las longitudes de las dos primeras columnas es como máximo . [8] La representación irreducible que corresponde a dicho diagrama es una subrepresentación de la representación correspondiente . Por ejemplo, en el caso de tensores simétricos, [1]

Caso del grupo ortogonal especial

El tensor antisimétrico es una representación unidimensional de , lo cual es trivial para . Entonces, donde se obtiene de actuando sobre la longitud de la primera columna como .

Por ejemplo, las representaciones irreducibles de corresponden a diagramas de Young de los tipos . Las representaciones irreducibles de corresponden a , y . Por otra parte, las dimensiones de las representaciones de espín de son números enteros pares. [1]

Dimensiones

Las dimensiones de las representaciones irreducibles de se dan mediante una fórmula que depende de la paridad de : [4]

También existe una expresión como polinomio factorizado en : [4]

donde son respectivamente las longitudes de fila, las longitudes de columna y las longitudes de gancho . En particular, las representaciones antisimétricas tienen las mismas dimensiones que sus contrapartes, pero las representaciones simétricas no.

Productos tensoriales

En el rango estable , las multiplicidades del producto tensorial que aparecen en la descomposición del producto tensorial son números de Newell-Littlewood , que no dependen de . [9] Más allá del rango estable, las multiplicidades del producto tensorial se convierten en modificaciones dependientes de los números de Newell-Littlewood. [10] [9] [11] Por ejemplo, para , tenemos

Reglas de ramificación del grupo lineal general

Dado que el grupo ortogonal es un subgrupo del grupo lineal general, las representaciones de se pueden descomponer en representaciones de . La descomposición de una representación tensorial se da en términos de coeficientes de Littlewood-Richardson mediante la regla de restricción de Littlewood [12]

donde es una partición en números enteros pares. La regla es válida en el rango estable . La generalización a representaciones tensoriales mixtas es

Se pueden escribir reglas de ramificación similares para el grupo simpléctico. [12]

Grupo simpléctico

Representaciones

Las representaciones irreducibles de dimensión finita del grupo simpléctico están parametrizadas por diagramas de Young con un máximo de filas. La dimensión de la representación correspondiente es [8]

También existe una expresión como polinomio factorizado en : [4]

Productos tensoriales

Al igual que en el caso del grupo ortogonal, las multiplicidades de productos tensoriales están dadas por números de Newell-Littlewood en el rango estable y modificaciones de los mismos más allá del rango estable.

Enlaces externos

Referencias

  1. ^ abcdef William Fulton; Joe Harris (2004). "Teoría de la representación". Textos de posgrado en matemáticas . doi :10.1007/978-1-4612-0979-9. ISSN  0072-5285. Wikidata  Q55865630.
  2. ^ Hawkes, Graham (19 de octubre de 2013). "Una prueba elemental de la fórmula del contenido del gancho". arXiv : 1310.5919v2 [math.CO].
  3. ^ Binder, D. - Rychkov, S. (2020). "Categorías de Deligne en modelos de red y teoría cuántica de campos, o cómo dar sentido a la simetría O(N) con N no entero". Journal of High Energy Physics . 2020 (4): 117. arXiv : 1911.07895 . Código Bibliográfico :2020JHEP...04..117B. doi : 10.1007/JHEP04(2020)117 .{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  4. ^ abcd N El Samra; RC King (diciembre de 1979). "Dimensiones de las representaciones irreducibles de los grupos de Lie clásicos". Journal of Physics A . 12 (12): 2317–2328. doi :10.1088/0305-4470/12/12/010. ISSN  1751-8113. Zbl  0445.22020. Wikidata  Q104601301.
  5. ^ Cvitanović, Predrag (2008). Teoría de grupos: huellas de pájaros, de Lie y grupos excepcionales.
  6. ^ Koike, Kazuhiko (1989). "Sobre la descomposición de productos tensoriales de las representaciones de los grupos clásicos: por medio de los caracteres universales". Advances in Mathematics . 74 : 57–86. doi : 10.1016/0001-8708(89)90004-2 .
  7. ^ Artamonov, Dmitry (9 de mayo de 2024). "Cálculo de símbolos para el álgebra de Lie ". arXiv : 2405.05628 [math.RT].
  8. ^ abcd Hamermesh, Morton (1989). Teoría de grupos y su aplicación a problemas físicos . Nueva York: Dover Publications. ISBN 0-486-66181-4.OCLC 20218471  .
  9. ^ ab Gao, Shiliang; Orelowitz, Gidon; Yong, Alexander (2021). "Números de Newell-Littlewood". Transacciones de la American Mathematical Society . 374 (9): 6331–6366. arXiv : 2005.09012v1 . doi :10.1090/tran/8375. S2CID  218684561.
  10. ^ Steven Sam (18 de enero de 2010). «Coeficientes de Littlewood-Richardson para grupos clásicos». Tonterías concretas . Archivado desde el original el 18 de junio de 2019. Consultado el 5 de enero de 2021 .
  11. ^ Kazuhiko Koike; Itaru Terada (mayo de 1987). "Métodos diagramáticos de Young para la teoría de la representación de los grupos clásicos de tipo Bn, Cn, Dn". Revista de Álgebra . 107 (2): 466–511. doi :10.1016/0021-8693(87)90099-8. ISSN  0021-8693. Zbl  0622.20033. Wikidata  Q56443390.
  12. ^ ab Howe, Roger ; Tan, Eng-Chye; Willenbring, Jeb F. (2005). "Reglas de ramificación estables para pares simétricos clásicos". Transactions of the American Mathematical Society . 357 (4): 1601–1626. arXiv : math/0311159 . doi : 10.1090/S0002-9947-04-03722-5 .