SU(3)表示

由于 SU(3) S U ( 3 ) 群在物理上有重要意义,不仅如此,由于一般的半单理论比较复杂,所以可以从 SU(3) S U ( 3 ) 更加简单清楚了解李表示结构。因为有限维 SU(3) S U ( 3 ) 是单连通的,这样 SU(3) S U ( 3 ) 与李代数 su(3) s u ( 3 ) 是一一对应的关系。我们可以用它的“最高权”分类有限维不可约表示 SU(3) S U ( 3 ) ,分类得到 SU(3) S U ( 3 ) 的分解。复化李代数 su(3)Csl(3;C) s u ( 3 ) C ≅ s l ( 3 ; C ) (或者 su(3)C s u ( 3 ) C = sl(3;C) s l ( 3 ; C ) )。


1. 表示基底

假设 SU(3) S U ( 3 ) 的有限维复表示为 Π Π sl(3;C) s l ( 3 ; C ) 有限维复表示为 π π 。则存在一个1-1的对应关系满足:

Π(g)=Π(eX)=eπ(x)Xsu(3) Π ( g ) = Π ( e X ) = e π ( x ) ∀ X ∈ s u ( 3 )

即同态映射: SU(3)sl(3;C) S U ( 3 ) ⟶ s l ( 3 ; C ) 与表示群同态映射满足图交换。
每个有限维 sl(3;C) s l ( 3 ; C ) 的表示可以分解为不可约表示不变子空间的直和。
sl(3;C) s l ( 3 ; C ) 的基底:
H1=100010000;H2=000010001; H 1 = [ 1 0 0 0 − 1 0 0 0 0 ] ; H 2 = [ 0 0 0 0 1 0 0 0 − 1 ] ;

X1=000100000X2=000000010X3=000000100 X 1 = [ 0 1 0 0 0 0 0 0 0 ] X 2 = [ 0 0 0 0 0 1 0 0 0 ] X 3 = [ 0 0 1 0 0 0 0 0 0 ]

Y1=010000000Y2=000001000Y3=001000000 Y 1 = [ 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ] Y 2 = [ 0 0 0 0 0 0 0 1 0 ] Y 3 = [ 0 0 0 0 0 0 1 0 0 ]

下面我们来计算对应的lie括号
[H1,X1]=2X1;[H1,Y1]=2Y1;[X1,Y1]=H1[H2,X2]=2X2;[H2,Y2]=2Y2;[X2,Y2]=H2 [ H 1 , X 1 ] = 2 X 1 ; [ H 1 , Y 1 ] = − 2 Y 1 ; [ X 1 , Y 1 ] = H 1 [ H 2 , X 2 ] = 2 X 2 ; [ H 2 , Y 2 ] = − 2 Y 2 ; [ X 2 , Y 2 ] = H 2

从上述表达式可以看出 H1,X1,Y1 H 1 , X 1 , Y 1 构成 sl(2;C) s l ( 2 ; C ) 的基底。而 H2,X2,Y2 H 2 , X 2 , Y 2 构成它的另一个基底。接着整理下面的关系式:

李括号 H1 H 1 H2 H 2 X1 X 1 X2 X 2 X3 X 3 Y1 Y 1 Y2 Y 2 Y3 Y 3
H1 H 1 0 0 0 2X1 2 X 1 X2 − X 2 X3 X 3 2Y1 − 2 Y 1 Y2 Y 2 Y3 − Y 3
H2 H 2 0 0 0 X1 − X 1 2X2 2 X 2 X3 X 3 Y1 Y 1 2Y2 − 2 Y 2 Y3 − Y 3
X1 X 1 2X1 − 2 X 1 X1 X 1 0 0 X3 0 0 H1 0 0 Y2
X2 X 2 X2 X 2 2X2 − 2 X 2 X3 − X 3 0 0 0 0 0 H2 Y1 Y 1
X3 X 3 X3 − X 3 X3 − X 3 0 0 0 0 0 X2 X1 X 1 H1+H2 H 1 + H 2
Y1 Y 1 2Y1 2 Y 1 Y1 − Y 1 H1 − H 1 0 0 X2 0 0 Y3 0 0
Y2 Y2 − Y 2 2Y2 2 Y 2 0 0 H2 X1 − X 1 Y3 Y 3 0 0 0
Y3 Y 3 Y3 Y 3 Y3 Y 3 Y2 Y 2 Y1 − Y 1 H1H2 − H 1 − H 2 0 0 0 0 0

有了这个表格关系式,我们将在上述基上分析所有的sl(3;C)的表示(有限维复线形)。


2.权与根
权与根是表示的分类方法,基本策略是对 π(H1) π ( H 1 ) π(H2) π ( H 2 ) 同时对角化。从上述表格可知 π(H1) π ( H 1 ) π(H2) π ( H 2 ) 是交换的,由于交换性条件满足 π(H1) π ( H 1 ) π(H2) π ( H 2 ) 同时对角化。
先定义一些基本概念,然后继续向下分析
定义:假设 (π,V) ( π , V ) sl(3;C) s l ( 3 ; C ) 的表示,一个序对 μ=(m1,m2)C2 μ = ( m 1 , m 2 ) ∈ C 2 称作,如果存在 v0 v ≠ 0 , vV v ∈ V ,且有下面关系成立:

π(H1)v=m1vπ(H2)v=m2v π ( H 1 ) v = m 1 v π ( H 2 ) v = m 2 v

这个非零向量称为关于 μ μ 的权向量。

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