Fixar a geometria e separar os modos
A homogeneidade espacial permite decompor o vetor em partes transversais e longitudinal.
linkCálculo linha por linha6 movimentos explicados+
Usar homogeneidade e isotropia espaciais para separar cada modo vetorial em duas partes transversais e uma longitudinal.
Antes de começar
- Esta é uma extensão calculada baseada na separação modal da fonte independente indicada no laboratório.
- Usamos a métrica FLRW espacialmente plana em tempo conforme e a convenção de Fourier \(e^{-i k·x}\).
- A direção k̂ só é definida para \(k>0\); o modo homogêneo \(k=0\) é tratado como caso-limite separado.
Linha 1 Fixe a geometria conforme
\[ds^2=a(\eta)^2\!\left(d\eta^2-d\mathbf x^2\right),\qquad a(\eta)>0\]O que fizemos Escolhemos tempo conforme \(η\) e coordenadas espaciais cartesianas comóveis.
Por que é válido Nesse sistema, as hipersuperfícies espaciais são homogêneas e isotrópicas.
Linha 2 Transforme somente as coordenadas espaciais
\[A_\mu(\eta,\mathbf x)=\int\!\frac{d^3k}{(2\pi)^3}\,A_\mu(\eta,\mathbf k)e^{-i\mathbf k\cdot\mathbf x}\]O que fizemos Aplicamos uma transformação de Fourier nas três coordenadas espaciais.
Por que é válido Na teoria linear, a homogeneidade do fundo impede a mistura entre valores diferentes de \(k\).
Linha 3 Construa os projetores
\[\hat k_i:=\frac{k_i}{k},\qquad P^{T}_{ij}:=\delta_{ij}-\hat k_i\hat k_j,\qquad P^{L}_{ij}:=\hat k_i\hat k_j\]O que fizemos Usamos o vetor unitário \(k\) chapéu para dividir o espaço vetorial em partes ortogonais.
Por que é válido Os projetores satisfazem P \(T\) mais P L igual à identidade e o produto entre eles é zero.
Linha 4 Defina as duas partes do vetor
\[A_i^T:=P^T_{ij}A_j,\qquad A_L:=\hat k^jA_j\]O que fizemos Aplicamos cada projetor ao modo espacial A i.
Por que é válido A definição isola representações distintas das rotações ao redor da direção de \(k\).
Linha 5 Reconstrua o modo original
\[\boxed{A_i=A_i^T+\hat k_iA_L},\qquad k^iA_i^T=k^iP^T_{ij}A_j=0\]O que fizemos Somamos P \(T\) A e P L A e verificamos a contração com \(k\).
Por que é válido P \(T\) mais P L é a matriz identidade e \(k\) i P \(T\) i j é zero.
Linha 6 Reúna a decomposição e conte as amplitudes
\[A_i=A_i^{T}+\hat k_i A_L,\qquad k^iA_i^{T}=0,\qquad A_i^T:\ 2\ \text{componentes},\quad A_L:\ 1\ \text{componente},\quad 2+1=3\]O que fizemos Reproduzimos a decomposição projetada e contamos as dimensões ortogonal e paralela a \(k\).
Por que é válido A componente A zero será eliminada por uma restrição e não constitui uma quarta polarização propagante.