• Nie Znaleziono Wyników

Analiza więzów w superprzestrzeni

15 Sformułowanie teorii z globalną supersymetrią w superprzestrzeni

16. Sformułowanie (N=1)- supergrawitacji w superprzestrzeni

16.3 Analiza więzów w superprzestrzeni

Dla supergrawitacji z więzami mamy dwa warianty dalszego postępowania. Możemy po prostu rozwiązać więzy [76, 77]

lub wykorzystać inną możliwość i przeanalizować następstwa tych więzów, wykorzystując do tego tożsamości Bianchi [78]. Sytuacja ta jest podobna do sytuacji, która istniała w supersymetrycznej teorii Y-M ( zobacz rozdział 15), jednakże w przypadku supergrawitacji wszystko jest bardziej złożone.

Na początku powiemy jak wykorzystać tożsamości Bianchi dla tego, aby wnioskować do jakich następstw prowadzą więzy.

Rozpatrzone w poprzednim podrozdziale więzy ( po raz pierwszy więzy te były rozpatrzone w pracy [79] ) ( standardowe, zachowujące reprezentacje i superkonforemne ) mają postać :

TABn − 2i(σn )AB = TABm = 0 (16.76)

TAmm = TABC = TABC = TAmn (σ

-

m

n )BC = 0 (16.76)

Tmnr = 0 (16.76)

I analogiczne zależności dla wielkości sprzężonych zespolenie.

Najlepszy sposób analizy tożsamości Bianchi to rozpatrzenie ich w porządku zwiększania się ich wymiaru.

Sposób ten jest szczególnie efektywny, ponieważ pozwala on wykorzystać zależności liniowe do chwili, aż nie napotkamy tożsamości Bianchi o wymiarze 2 ( zobacz dalej ).

Wszystkie tożsamości Bianchi o wymiarze ½ spełnione są automatycznie, oprócz tożsamości IABCm = 0.

Tożsamość ta ma postać :

0 = − DATBCm + TABFTFCm + RABCm − DCTABm + TCAF TFBm + RCAbm − DBTCAm +

+ TBCF TFAm + RBCAm (16.77)

Krzywizna przyjmuje wartości w przestrzeni reprezentacji grupy Lorentza, dlatego też wszystkie podane powyżej składowe zawierające ją zerują się. Pochodna tensora TBCn jest również równa zero, ponieważ jest to stały tensor.

Wykorzystując więzy TABm = 0, dochodzimy do tożsamości :

TABCDD + TBACDD = 0 (16.78)

I podstawiając ten wynik do (16.79), znajdujemy : TABCDD = + ¼ εAB εDC TCCD

Jednakże TAmm jest równoważna składowej TABB

BB spełniającej tożsamość : TABB

BB = 0 (16.84)

Zatem, TCCD

AD = 0 i Tamm = 0.

W istocie składowe skręcenia o wymiarze ½ i 0 są równe zero, za wyjątkiem TABn = −2i(σn )AB, dlatego najniższy wymiar, w którym niezerowe natężenia zawierają człony biliniowe TRSF TFTN jest równa 2. To uprawomocnia wcześniejsze stwierdzenie, dotycząc e nieliniowości w analizie tożsamości Bianchi.

Dla tożsamości Bianchi o wymiarze 1 człony o postaci DT zerują się, a człon T2 jest równy zero, jeśli tylko nie ma on postaci T2i(σn )AB Przykładowo tożsamość IABmn = 0 oznacza, że :

0 = RABmn + TmAC ( −2iσn )BC − TBnC( −2iσm )CA (16.85) Mnożąc to wyrażenie przez macierze (σm )CC i (σn )DD i przechodząc w ten sposób do indeksów spinorowych, znajdujemy :

RABCCDD + 4iTCCAD + εDB + 4iTCCBD εDA = 0 (16.86) Własności tensora lorentzowskiego RPQmn pozwalają wyrazić go przez RPQAB i RPQAB.

Rozpatrzmy tensor :

RPQCCDD ≡ RPQmn (σm )CC (σn )DD (16.87)

Zauważmy, że symetryzacja po indeksach C i D automatycznie prowadzi do antysymetryzacji po Ci D Tym niemniej mamy :

(σm )(C | C (σn ) | D )D − ( m ↔ n ) = − εCD(σmn )CD podczas, gdy :

(σm )C (C| (σn )D | D ) − ( m ↔ n ) = εCD(σ

-mn )CD (16.88)

zatem, dla tensora krzywizny otrzymujemy : RPQCCDD = − ½ εCD RPQmn

(σmn )CD + ½εCDRPQmn(σ

-mn )CD =

= 2εCD RPQCD + 2εCDRPQCD (16.89)

Rozłożymy teraz TnAD na części nieprzywiedlne względem grupy Lorentza :

TCCAD = εCD εCA i (R*/12) + εCDT(CD ) + εCA T(CD) + T(CD)(CA ) (16.90) Podstawienie zależności (16.89) i (16.90) do (16.85) i pomnożenie przez εCDεCD daje :

T(CA ) = 0 (16.91)

Symetryzując po indeksach DC i mnożąc εCA otrzymujemy :

RDBCD + 6iεCA T(CD) + 2iT(CD)(DB) = 0 (16.92) Skąd wynika T(CD) = 0

Symetryzując po indeksach CD i antysymetryzując po CD otrzymujemy :

RABCD = 0 (16.93)

T(CD)(AB) = 0 (16.95) Wtedy tożsamość Bianchi prowadzi do postaci :

RABCD = 1/6 ( εDB εCA + εCBεDA )R* (16.96) Zatem, otrzymujemy :

TCCAD = 1/12 iεCDεCA R* (16.97) Analizę taką można przedłużać trzymając się podanej kolejności obliczeń, jest ona jednak nieco długa i uciążliwa.

Podstawowy wynik [78] polega na tym, że wszystkie składowe skręcenia i krzywizny mogą być wyrażone z użyciem pojęć trzech superpól i ich pochodnych spinorowych. Takie superpola to podane powyżej pola R jak również GAB i W(ABC). Superpola GAB i WABC wyrażają się przez superskręcenia w następujący sposób :

Takie super pola spełniają następujące więzy :

DA R* = 0 , DA W(ABC) = 0 , DBGAB = − 1/24 DAR* , DAW(ABC) = −i ( DBD GCD + DCD GBC ) (16.100) Pole Gn jest polem rzeczywistym :

GAB = (σn )AB Gn = (GBA )*

Jak już mówiliśmy wcześniej, zgodnie z analizą wymiarową działanie prostej supergrawitacji ma postać :

(1/2κ2 )

d8z E (16.101)

gdzie E = det EnN

Ponieważ na supergrawitacje nałożono więzy, forma równań ruchu nie jest oczywista. Jednakże można pokazać [80], że z tego działania i więzów w superprzestrzeni (16.76) wynikają równania :

R = GAB = 0

W następnym rozdziale pokażemy, że rzeczywiście jest to prawdziwa forma równań polowych w tym sensie, że prowadzą one do w x- przestrzeni do równań ruchu (N=1) – supergrawitacji.

Oddziaływanie supergrawitacji z chiralnym polem materii ϕ, spełniające warunek :

DAϕ = 0 (16.102)

Ma postać :

d8z E K(ϕ, ϕ

) (16.103)

gdzie K – jest dowolną funkcją, której rozkład ma postać : K(ϕ, ϕ

-

) = ϕϕ- + ...

Człony oddziaływania budujemy, wykorzystując gęstość chiralną [80] : E = ¼ D

-

2(E/R* )

(16.104) I mają one postać :

d4x d2θ E f(ϕ ) (16.105)

gdzie : f – jest analityczną funkcją pola ϕ.

Inwariantność tego działania ustanawiamy w następujący sposób.

Funkcja f jest chiralna, dlatego może ona być zapisana następująco :

f(ϕ) = (D

-

2 − 1/3R* )U (16.106)

gdzie : U – dowolne superpole.

Wyrażenie :

− 1/3

d8z EU (16.107)

jest inwariantne i można go zapisać w następującej postaci :

d8z (E/R* ) D

-

2U +

d8z (E/R* ) f(ϕ) =

d4x d2θ Ef(ϕ) (16.108) Pierwsza składowa zeruje się ponieważ ma postać dywergencji tj. :

d8z EDA VA = 0 (16.109)

Wynika to scałkowaniu przez części i wykorzystaniu więzów, nakładanych na skręcenie ( zobacz końcówka niniejszego podrozdziału ).

Wprowadzenia pól Y-M dokonujemy tak samo jak w przypadku teorii z globalną supersymetrią.

Rozpatrzymy dalej superpole V, którego przekształcenie cechowania ma postać :

eV’ = e Λ

-

eV eΛ (16.110)

gdzie : Λ - pole lokalnie chiralne : DA Λ

-

= 0.

Kowariantne natężenie pola jest równe :

WA = ( D

-

2 − 1/3 R* ) ( e−VDA eV ) (16.111)

Ponieważ pole WA jest polem chiralnym ( DBWA = 0 ), odpowiednie działanie [80] ma postać :

A = (1/64C2(G) g2 )

d4x d2θ ε Tr WA WA (16.112)

Oddziaływanie z materią zadane jest przez funkcjonał :

d4x d2θ ϕ

-

eVϕ

(16.113) Alternatywnym podejściem do zbudowania teorii supergrawitacji jest rozwiązanie więzów [76]. Jest to jednak bardzo złożona procedura. Po dokonaniu odpowiednich przekształceń cechowania, eliminujących określone superpola, przekonamy się, że wszystkie tetrady i koneksje spinowe mogą być wyrażone przez jedno superpole Hµ.

Jeśli składowe superpola Hµ oznaczymy jako ( Cµ , ζµ , Mµ , Nµ , eµn , ψµα , bµ ), to inwariantność cechowania którą posiada dane superpole, można wykorzystać w celu wykluczenia pól Cµ i ξµ. Pola Mµ i Nµ przekształcają się w następujący sposób :

δMµ = ∂2eµ − ∂µ∂νeν , δNµ = ∂2tµ − ∂µ∂νtν (16.114) co gwarantuje ich pojawienie się w działaniu w postaci ∂µMµ = M’ i ∂νNν = N’.

Pozostałe przekształcenia cechowania reprezentują sobą standardowe przekształcenia pól eµn i ψµα. Szczegółowe omówienie rozszerzenia więzów podano w pracach [6, 76]. Kierując się dalej takim sposobem obliczeń znajdziemy, że więzy prowadzą do pierwotnie minimalnemu sformułowaniu supergrawitacji. Znając rozwiązanie więzów z użyciem Hµ możemy wyrazić działanie, jak również zerowe składowe skręcenia i krzywizny przez Hµ. Zatem, otrzymamy oddzielne składowe skręcenia i krzywizny wyrażane przez eµn , ψµA , M’, N’ i bµ/

W celu znalezienia pól składowych w x- przestrzeni w kontekście „rozwiązania tożsamości Bianchi” należy na początku w tej właśnie przestrzeni zidentyfikować niezależne pola składowe, zawarte w superpolach R, GAB i WABC = W(ABC) uwzględniając więz (16.100). Wszystkie te niezależne pola można otrzymać, obliczając składowe superpól TmnA i Rmnrs przy θ = 0, nie rozpatrując (θ=0)- składowej R i GAB

Oznaczmy składowe superpól R i GAB przy θ = 0 przez M + iN oraz bAB = (σn )AB bn.

Wtedy znajdziemy, że TmnA i Rmnrs przy θ = 0 można wyrazić przez Eµn ( θ = 0 ) ≡ eµn (x) i

EµA ( θ = 0 ) ≡ ½ ψµA , a także M, N i bµ. Zatem superpola R, GAB i WABC, jak również skręcenie i krzywizna zawierają pola składowe eµn , ψµA , M, N i bµ w x- przestrzeni. Szczegóły wyprowadzenia tego stwierdzenia można znaleźć na końcu następnego rozdziału.

Dowiedziemy teraz jednego z wyników, który wykorzystaliśmy wcześniej.

(* od góry – Lemat , dowód *)

Ostatnie wyrażenie zeruje się, ponieważ spełniony jest warunek : Tnrs = 0 , TnAA + TnAA = 0

16.4 Wyprowadzenie sformułowania supergrawitacji w superprzestrzeni ze sformułowania w