Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Кривонос Сергей Олегович

Суперполевые расширения уравнения Лиувилля
<
Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Суперполевые расширения уравнения Лиувилля Суперполевые расширения уравнения Лиувилля
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Кривонос Сергей Олегович. Суперполевые расширения уравнения Лиувилля : ил РГБ ОД 61:85-1/1396

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Дифференциальные форш и метод обратной задачи: основные элементы

1. Метод обратной задачи рассеяния 12

2. Нелинейные реализации и формы Картана 15

3. Обратный эффект Хиггса 19

ГЛАВА 2. Нелинейная реализация конформной группы двумерного пространства-времени и а/ =0 уравнение лиувилля

1. Структура конформной группы двумерного пространства-времени 25

2. Нелинейная реализация конформной группы 28

3. Линейная задача и общее решение А/ =0 уравнения Лиувилля 35

4. Комплексное уравнение Лиувилля 38

ГЛАВА 3. Суперсимметрии двумерного пространства-времени и /v =1 уравнение лиувилля

1. Суперрасширения конформной группы 44

2. Структура безмассовых супермультиплетов 49

3. А/ =1 уравнение Лиувилля 54

ГЛАВА 4. N =2 Уравнение лиувилля

1. Нелинейная реализация конформной А/=2, cL =2

супергруппы и А/ =2 уравнение Лиувилля 61

2. Анализ компонентного состава А/ =2 уравнения Лиувилля и линейная задача 64

3. Общее решение А/ =2 уравнения Лиувилля 67

ГЛАВА 5. А/ =4 уравнение лиувилля

1. Конформная Д/=4, cL =2 супергруппа, ее нелинейная реализация и А/ =4 уравнение Лиувилля 72

2. Анализ /1/=4 уравнения Лиувилля в компонентах 76

3. Трансформационные свойства 79

4. Линейная задача для /V =4 уравнения Лиувилля 82

ГЛАВА 6. Преобразования бэклубда для суперрасширений уравнения ЛИУВИЛШ

1. Общий метод построения преобразований Бэклунда: А/ =0 уравнение Лиувилля 86

2. Преобразования Бэклунда для /1/=1, И/ =2 и /1/=4 уравнений Лиувилля 90

Заключение 95

Литература

Нелинейные реализации и формы Картана

Описанный в предыдущем параграфе метод обратной задачи рассеяния содержит одну существенную неопределенность; форма -О. , для которой пишется представление нулевой кривизны (1.3), изначально ничем не фиксирована и в каждом конкретном случае должна быть угадана. Метод нелинейных реализаций, рассмотренный в общих чертах в данном параграфе и-широко используемый в диссертации позволяет получать конкретную структуру дифференциальных 1-форм, исходя из заданной группы симметрии б- . Как будет показано в дальнейшем на примере уравнения Лиувилля и его суперрасширений, применение этого метода к определенным бесконечномерным симметри-ям позволяет получать явный вид формы -О., удовлетворяющей требованию нулевой кривизны (1.3) и находить соответствующую линейную задачу (I.I).

Нелинейные реализации представляют собой главный метод динамической реализации симметрии. Изложим его основные моментыТ Пусть 3- -группа динамической симметрии с генераторами AiU , ... vf) и V, причем (Vd] генерируют подгруппу Н . Предполагается, что генераторы могут быть выбраны ор-тонормированными по отношению к внутреннемупроизведению Картана, т.е. самый общий допустимый вид коммутационных соотношений следующий: где С - структурные константы. В случае пространственно-временных симметрии будем предполагать, что генераторы трансляций Р включены в набор ІАі\ , а генераторы лоренцевских преобразований -в [\/ ] /29»3/. Если б- -супергруппа, то часть коммутаторов (I.II) заменяется антикоммутаторами, а генераторы сдвигов по грассмановым координатам Q.+ включаются, аналогично Р , в набор (Л .

Нелинейная реализация группы G- полностью задается выбором подгруппы стабильности Н , при этом Q- реализуется левыми (или правыми) сдвигами на фактор-пространстве G-/H : gCC)= Є- - 0gO = e є (1.12)

Здесь 4. ( 0) - поля, параметризующие &/Н . Если среди генераторов {AL\ есть сдвиги по обычным либо по грассмановым координатам, т.е. рассматриваются нелинейные реализации пространственно-временных симметрии, то в качестве соответствующих 5 выбираются координаты

Все остальные поля, в соответствии с законами нелинейных реализаций 2 30 , преобразуются по представлениям подгруппы Н , но с параметрами - функциями от : где V - генераторы К в представлении .

Преобразования полей "С" сами по себе определяют реализацию группы G- , в отличие от полей х , на которых Q- может быть реализована только при участии ." . Как следует из (I.I2), поля : выделены тем, что при действии генераторов {Ас\ они преобразуются неоднородно, в то время как поля при действии всей группы Q преобразуются однородно. Таким образом, из полей без участия производных нельзя построить инвариантов, поэтому весь набор оказывается безмассовым. Поля г называются голдстоу-новскими.

Для построения инвариантных лагранжианов необходимо определить ковариантные производные полей 1.4 О и (э е) . Оказывается, что для нелинейных реализаций можно построить объекты, обладающие простыми трансформационными законами - формы Картана & " и Vе /28-30/. g 4v «lgc CO:AL + V V (I.I4)

Формы ь и - ковариантные дифференциалы голдстоуновских полей , а формы V" " - играют роль ковариантных связное тей для полей 4 . Соответственно, ковариантные дифференциалы полей 4А имеют вид:

При действии группы G- дифференциалы " и т преобразуются однородно, как поля 1 и 4 в подгруппе Как следует из рассмотрения, число голдстоуновских полей, изначально присутствующих в теории, совпадает с числом генераторов фактор-пространства &/Н .

В случае пространственно-временных симметрии ковариантные дифференциалы и ковариантные производные можно определить только при условии, что трансляции (и супертрансляции) образуют инвариантную группу относительно Н . Тогда ковариантные дифференциалы суть формы при Рр (а также при Q в суперслучае), а ковариантные производные определяются следующим образом

Нелинейная реализация конформной группы

Рассмотрим нелинейную реализацию группы G- к , отвечающей алгебре (2.13), в фактор-пространстве &-/Н , где И - группа Лоренца Sot4j ) . В соответствии с анализом проведенным в 2 Главы I диссертации, при таком выборе фактор-пространства все поля будут преобразовываться по представлениям группы Лоренца двумерия. Кроме того,в силу уже упоминавшейся в Гл I (3) общей теоремы работы , единственным существенным голдстоуновским полем будет дилатон - голдстонион, отвечающий генератору дилатаций 2 = L0++-L0_ . При любой другой, более широкой подгруппе Н , число существенных голдстоуновских полей теории возрастает. Поэтому ограничимся анализом минимальной ситуации с К { и J . Элемент смежных классов &/н параметризуем следующим образом

На самом деле, алгебре (2.13) соответствует псевдогруппа однако для дальнейшего анализа разница между группами и псевдогруппами будет не существенна, поэтому условимся говорить о группах, имея в виду настоящее замечание. световые координаты двумерного пространства Минковокого, бесконечный набор координат-полей. Группа G- , в соответствии с (I.I2) реализуется на фактор-пространстве (2.17) левыми умножениями: элемент подгруппы И , зависимость которого от групповых параметров Я Г и параметров фактор-пространства б-/к однозначно фиксирована коммутационными соотношениями (2.13). Расстановка групповых факторов в виде (2.17) удобна тем, что при ней трансформационный закон координат совпадает с обычным конформным преобразованием в двух измерениях: а групповая вариация поля ц: Л и элемент К зависят только от ос± , но не от полей-координат: Геометрия фактор-пространства G/н описывается формами Кар-гана, которые определяются соотношением

Полная форма _Q_ преобразуется относительно (2.19) по стандартному закону нелинейных реализаций 8-30/ - зо _Q/ = -і If" U + І.ЛЛИ (2-24) причем все ее компоненты, кроме коэффициента при генераторе и , преобразуются однородно. Приведем явный вид нескольких первых компонент: (и л - е Лек, о = Ми - Z otcc (2.25) из = г 1Аъ1 + кч5гІ .+ - 4 Л Нам понадобится также вид компонент формы И 0 = ajo + R. +- J;R +tJ" t/ _Q_ = X 0 +JQ-, (2.26)

Формы il0 и -Q 0 определены так, что первая принадлежит алгебре s, t С 2.,Q.)(1.37), а вторая - ее ортогональному дополнению, которое порождается бесконечным набором генераторов

Заметим, что компоненты формы JQ. , стоящие при генераторах \Z\-XіЛ.у L l- 3- іЛ., получаются из и)0 , иа - заменой тя-»-ил ), Для того, чтобы исключить бесконечный набор голдстоуновских полей { -2ги О \ , наложим следующие ковариантные связи обратного эффекта Хиггса нулю равны компоненты форм -м ( , } в направлениях otoc соответственно, и форма при генераторе дилатаций Ъ целиком. Уравнения (2.28) выражают высшие параметры-поля гг О, г О через единственное поле - дилатон и(й ): іс Ь - {э±" ) .[Э+ч З (2.29) Соответственно, формы (2.25) теперь выражаются через единственное поле u )

В силу своего определения форма -Q. (2.23) подчиняется уравнению Маурера-Картана: ASL - L -О. ч XL (2.31) Подчеркнем, что на этом этапе уравнение (2.31) удовлетворяется тождественно и не несет какого-либо динамического содержания.

Как было показано в 3 Главы I диссертации, можно усилить условия (2.28), не нарушая при этом инвариантности относительно группы Gr . А именно, наложим условия ковариантной редукции фактор-пространства 6-/ц к его связному подпространству 5L(2,G)/H В виде: каждое из которых дает два уравнения для коэффициентов при Лес и б/х"" в соответствующих CJ . Очевидно, что условия (2.33) содержат в себе связи обратного эффекта Хиггса (2.28). Поэтому поля [Ъ С --)} будут выражаться через дилатон и (а.) соотношениями (2.29). Однако, в уравнениях а) и в) содержатся дополнительные ограничения на поле цс .) . Как видно из (2.30), условия (2.33а) приводят к уравнению Лиувилля на мх) :

В Приложении I показано, что остальные уравнения системы (2.33) не приводят к каким-либо дополнительным ограничениям на поле « :») , они удовлетворяются тождественно.

Обсудим кратко геометрический смысл условий (2.33). Согласно Каргану (см., напр./ ) уравнения такого типа (уравнения Пфаффа) соответствуют выделению некоторого связного вполне геодезического подмногообразия в данном групповом пространстве. В рассматриваемом случае таким подмногообразием является двумерная пседосфера S L (.0.,0.)/ о см) . Поле исл задает вложение этой псевдосферы в GysoOMV В том, что компоненты формы (2.27) действительно описывают псевдосферу ( ю0+ u)0ft - ковариантные дифференциалы, и)? -SoCW связность), легко убедиться, построив соответствующий инвариантный интервал

Можно осуществить ковариантную редукцию и к этому подпространству, выделив в полной форме XI часть, лежащую в алгебре двумерной группы Пуанкаре 34 4 +,1-+-L_ J, и приравняв нулю остальную ее часть, натянутую на генераторы L±, L+ + L_} i-\ ,.. . Соотношения (2.33) заменяются условиями (они следуют из (2.33) в пределе контракции = ). Высшие параметры-поля выражаются через и с } так же, как и в предыдущем случае, а поле исэс.) удовлетворяет теперь свободному уравнению:

Кривизна метрики, как и следовало ожидать, оказывается при этом равной нулю. Таким образом, в рамках данного подхода уравнение ДГиувилля (2.34)и свободное уравнение (2.37) описываются с единой точки зрения, как условия ковариангного выделения разных связных подпространств в одном и том же фактор-пространстве G-/Qou, ).

Отметим, что для нашей конструкции важна бесконечномерность алгебры &- и нельзя ограничиться ее максимальной конечномерной подалгеброй SOCa.i -fLr+jL+jL +J. Действительно, как показано в 3 главы I диссертации, ограничение группой осі,ї) немедленно приводит к набору связей (1.38), (1.39), жестко фиксирующих зависимость иоо от оь1 , выделяя класс частных решений уравнения Ли-увилля (1.40), (I.4I).

Структура безмассовых супермультиплетов

Прежде чем перейти к построению нелинейных реализаций суперрасширений конформной группы двумерного пространства-времени, целесообразно изучить структуру минимальных супермультиплетов рассматриваемых супергрупп, включающих в себя дилатон ut») . Такое изучение позволит исключить из рассмотрения супергруппы, приводящие к физическим неинтересным либо малосодержательным системам. Основным принципом отбора интересных систем может быть выбрано условие исключения супергрупп, минимальные супермулъти-плеты которых содержат на массовой поверхности поля с лоренцевы-ми весами А Такое ограничение представляется весьма разумным, поскольку поля с отвечают в четырехмерии высшим спинам ( 1), поэтому трудно надеяться получить для них в двумерии интересные уравнения.

По определению, условимся называть лоренцевым весом генератора Gx коэффициент А в коммутаторе I Lu,6 1= 3-Л , где и - генератор Лоренцевых поворотов. Прежде чем переходить к построению минимальных супермульти-плетов, содержащих дилатон ис ) , сделаем два существенных замечания.

Во-первых, поскольку мы хотим построить суперрасширения уравнения Лиувилля, то аналогично ситуации 2 Главы 2, линейно и однородно по полям и координатам будет реализована только подгруппа конформной группы - группа Пуанкаре и, соответственно, ее суперрасширения для суперконформных групп, рассмотренных в 1 данной главы. Поэтому достаточно изучить структуру супермульти-плетов соответствующих плоских суперсимметрий. Во-вторых, нам будет достаточно исследовать безмассовые представления расширенных супергрупп плоской суперсимметрии, поскольку именно такие супер-мультиплеты появляются в суперрасширениях УЛ. (Как показано в работах 5 размерный параметр, присутствующий в УЛ связан не с возникновением массивных состояний в теории, а со спонтанным нарушением Пуанкаре-симметрии, т.е. отсутствием Пуанкаре-инвариантных решений уравнений движения. Аналогичная ситуация возникает и при рассмотрении суперрасширений УЛ).

Начнем с рассмотрения представлений плоской л/ =1 суперсимметрии: Построение будем производить, исходя из безмассовых представлений группы Пуанкаре двумерия

Мы найдем представления обычным образом, выбирая состояния с ло ренцевым весом А в качестве вакуумных состояний для понижающего значения Л оператора -3, : Соответственно, безмассовые л/ =1 супермультиплеты на массовой оболочке содержат только два базисных состояния: (Действительно, состояние &+ &J- 1 эквивалентно, в силу (3.15), состоянию - р4-\ » представляющему собой "сдвиг" состояния 1Х ). Учитывая, что приходим к выводу, что минимальный безмассовый мультиплет, содержащий дилатон ( =о , включает на массовой оболочке фермион (. - аЛ так, физический состав супермультиплета s -\ суперсимметрии, включающего дилатон,следующий

Структура коммутационных соотношений в данном случае напоминает случай л/ =2, поэтому опять выберем состояние ІХ^оО (3.16), которое теперь несет также индекс группы внутренней симметрии о/, в качестве вакуума для операторов G-±*r , t.J :

Тогда супермульгиплеты, построенные по 1>, <0 , включают в себя следующий набор либо, если основное состояние синглет по и(3.} : что соогвегсгвует состояниям Поэтому дилатон можно поместить в следующие супермулътиплеты последний из которых как раз и не содержит полей с лоренцевыми весами Отметим, также, что можно наложить условия вещественности на состояние, что приведет к дальнейшей редукции супермультиплета (в этом случае Окончательно, минимальный М =4 супермультиплет, включающий состояния с IM содержит следующие компоненты: действительных скаляра комплексных фермиона

Таким образом, мы показали, что существует только три суперрасширения конформной группы двумерия, супермулътиплеты которых удовлетворяют условию 1М ^х АнализУ таких супергрупп Применим теперь развитый во второй главе диссертации метод построения уравнений, инвариантных относительно некоторой бесконечно параметрической группы, к простейшему л/ =1 суперрасширению конформной группы двумерия

Анализ компонентного состава А/ =2 уравнения Лиувилля и линейная задача

Все остальные антикоммутаторы и коммутаторы равны нулю как следствие (5.33). Иными словами, исчезновение кривизны полной 1-фор-мы .D-o индуцируется представлением нулевой кривизны (5.33) для ее спинорных компонент. Заметим, что операторы tf- , +р. заданы не на всей супералгебре sutv І Л , а на ее подалгебре, образованной генераторами \ u}J0K , «»+, O.S \ и являщейся SU() -расширением супералгебры минимального представления нулевой кривизны для л/ =2 уравнения Лиувилля. Отличие случаев /V =2 и л/ =4 состоит в том, что помимо первых двух связей в (5.33), непосредственно обобщающих существенные связи случая А/ =2, появляется еще и третья существенная связь (при л =2 она следует из первых двух). Оператор V-ы. задан на супералгебре { UjT0K ) +01 Q-в, сопряженной к (5.35) и порождающей в коммутации с ней всю супералгебру suut-{ i%) . Однако для вычисления { V-u , Vt\ достаточно знать антикоммутатор не выводящий за рамки указанных подалгебр. Из сказанного ясно, что линейную задачу можно записать в виде: столбец из четырех комплексных А/ =4 суперполей, преобразующихся по фундаментальному представлению супералгебры suCMlfc . Нетрудно представить (5.36) в явной матричной форме, используя реализацию генераторов SU (. 1 ) матрицами 4x4 с нулевым супершпуром. Мы не будем приводить здесь это представление из-за его громоздкости. Линейная задача в компонентах может быть получена последовательным действием на (5.36) спинорных удлиненных производных.

В заключение этого параграфа коснемся вопроса о спектральном параметре. По аналогии со случаями АУ =0, А/ =1 и А/ =2 естествен-но ввести его в форму -О-о правым константным поворотом из подгруппы стабильности Н : si?(А - д нЧл ЗнСА , энсл н (5.37) Поскольку К - SoCM4) $ и(ї), спектральных параметров в данном случае четыре и они могут быть объединены в вещественный кватернион: Х- А0 4-е Г " (5.38)

Итак, в данной главе мы построили А/ =4 суперсимметричное расширение уравнения Лиувилля с калибровочной 2с/ .сл) х t/_ (z} сим_ метрией, изучили его свойства инвариантности и нашли линейную задачу, для которой оно служит условием интегрируемости. Полученная система дает новую нетривиальную реализацию (на классическом уровне) супералгебры Sud) суперструнь/2 28 , отличную от реализации Адемолло и др./-1- /. Хотя состав лиувиллевского /1/=4 су-пермультиплета по числу компонент совпадает с составом свободного А/ =4 супермультиплета, положенного в основу описания Su(z) -суперструны в работе/15/, их трансформационные свойства по отно - 85 шению к диагональной группе автоморфизмов Suez} существенно различаются. Авторы работы 1 используют SU(з.) -синглетное киральное А/ =4 суперполе, дополнительно подвергнутое связягл чет вертого порядка по спинорным производным. У нас базисным объектом является кватернионное суперполе лі со связями первого по рядка. Соответственно, физические бозоны в являются Sc/te) синглегами, а у нас принадлежат представлению ІФЗ группы &UC }, причем они имеют ясный геометрический смысл: синглетное поле дилатон, а триплетное поле параметризует однородное пространство (ЛСД) v SU-U) /SOC2.) (различаются и St/Ca. ) -свойства вспомогательных полей). Эти новые, привлекательные черты рассмотренной модели стимулируют желание исследовать ее квантовую структуру. Можно надеяться, что ее квантование приведет к Sc(z) -суперструне, свободной от основного недостатка существующего варианта такой струны - - - присутствия духовых состояний при любом числе измерений пространства. Интересно отметить, что в случаях А/ -2 и А/ =1 лиувиллевские супермультиплетъ/ и супер-мультиплеты соответствующих суперструн полностью совпадают.