Trilha 02 · do tensor ao espinor

Curvatura e espinores

Construa o dicionário mundo–espinor, conte as seis componentes reais e separe \(ψ\) de Proca, \(φ\) eletromagnético e \(Ψ\) gravitacional antes de abrir os operadores \(Δ\).

passo01

O objeto conector \(σ\) é o dicionário local entre os dois alfabetos.

Troque um índice mundo por dois índices de spin

entradaaprovada
\[(\Box+m^2)A_\mu+R_\mu{}^\lambda A_\lambda=0\]

A equação de onda covariante de Proca para \(m\) positivo mantém o acoplamento do potencial com o tensor de Ricci.

operação aplicadaContraia cada índice mundo com um símbolo \(σ\) hermitiano e preserve a derivada graças a \(∇σ=0\).
Cálculo linha por linha5 movimentos explicados
Objetivo deste cálculo

Construir o dicionário local que substitui cada índice mundo por um par de índices espinoriais sem alterar os graus de liberdade do potencial.

Antes de começar

  • A variedade admite uma estrutura espinorial local e uma díade foi fixada.
  • Os símbolos de Infeld–van der Waerden \(\sigma\) seguem a normalização do livro de convenções do site.
  • A conexão é compatível tanto com a métrica mundo quanto com os conectores.
  1. Linha 1

    Associe um par de spin a cada direção mundo

    \[\mu\quad\longleftrightarrow\quad AA'\]
    O que fizemos

    Fixamos os dois alfabetos de índices que serão relacionados.

    Por que é válido

    A representação vetorial complexificada em quatro dimensões corresponde localmente ao produto das duas representações espinoriais de duas componentes.

  2. Linha 2

    Aplique o conector ao potencial

    \[A_{AA'}=\sigma^\mu{}_{AA'}A_\mu\]
    O que fizemos

    Contraímos o único índice mundo do potencial com um conector \(\sigma\).

    Por que é válido

    O conector é invertível na normalização fixada e realiza uma mudança de representação, não uma nova equação dinâmica.

  3. Linha 3

    Transporte também a derivada

    \[\nabla_{AA'}=\sigma^\mu{}_{AA'}\nabla_\mu\]
    O que fizemos

    Contraímos o índice direcional de \(\nabla\) com o mesmo conector.

    Por que é válido

    A definição usa o mesmo isomorfismo local empregado no potencial e preserva a natureza covariante do operador.

  4. Linha 4

    Faça a derivada atravessar \(\sigma\)

    \[\nabla_\lambda\sigma^\mu{}_{AA'}=0\quad\Longrightarrow\quad \nabla_{BB'}A_{AA'}=\sigma^\nu{}_{BB'}\sigma^\mu{}_{AA'}\nabla_\nu A_\mu\]
    O que fizemos

    Aplicamos Leibniz a \(\sigma\) vezes A e eliminamos \(\nabla \sigma\).

    Por que é válido

    A constância covariante dos conectores é a compatibilidade que impede o aparecimento de termos extras ao traduzir derivadas.

  5. Linha 5

    Reúna o dicionário e sua compatibilidade

    \[A_{AA'}=\sigma^\mu{}_{AA'}A_\mu,\qquad \nabla_\lambda\sigma^\mu{}_{AA'}=0\]
    O que fizemos

    Reunimos a conversão do potencial e a constância covariante do conector na saída do passo.

    Por que é válido

    As duas relações são exatamente o dicionário necessário para converter campos e derivadas sem criar termos adicionais.

saídaaprovada
\[A_{AA'}=\sigma^\mu{}_{AA'}A_\mu,\qquad \nabla_\lambda\sigma^\mu{}_{AA'}=0\]

O símbolo \(\sigma\) hermitiano converte um índice mundo em um par de índices espinoriais e é covariantemente constante.

Regra ou lema

  • Correspondência vetor hermitiano ↔ espinor de valência (1,1).
  • Constância covariante dos conectores.

Hipóteses

  • A variedade admite estrutura espinorial local.
  • Díade e convenções de \(σ\) permanecem fixadas no livro de convenções.
Checkpoint: consigo justificar este passo?

O mapa não duplica graus de liberdade: a condição hermitiana de \(A_{AA′}\) conserva as quatro componentes reais de \(Aμ\).

passo02

A antissimetria mundo reaparece como simetria dentro de cada par espinorial.

Decomponha o bivetor por quiralidade

entrada 1aprovada
\[f_{\mu\nu}=2\nabla_{[\mu}A_{\nu]}=\nabla_\mu A_\nu-\nabla_\nu A_\mu\]

O bivetor de Proca é a parte antissimétrica da derivada covariante do potencial.

entrada 2aprovada
\[A_{AA'}=\sigma^\mu{}_{AA'}A_\mu,\qquad \nabla_\lambda\sigma^\mu{}_{AA'}=0\]

O símbolo \(\sigma\) hermitiano converte um índice mundo em um par de índices espinoriais e é covariantemente constante.

operação aplicadaConverta os dois índices mundo de \(fμν\) e decomponha o resultado nas métricas espinoriais \(γAB\) e \(γA′B′\).
Cálculo linha por linha5 movimentos explicados
Objetivo deste cálculo

Traduzir a 2-forma antissimétrica de Proca em dois espinores simétricos de quiralidades opostas.

Antes de começar

  • Os dois índices mundo de f são convertidos pelos mesmos conectores do potencial.
  • \(\gamma_{AB}\) e \(\gamma_{A'B'}\) são os espinores métricos antissimétricos.
  • O bivetor mundo é real, de modo que os setores primado e não primado estão ligados pela conjugação apropriada.
  1. Linha 1

    Converta os dois índices do bivetor

    \[f_{AA'BB'}=\sigma^\mu{}_{AA'}\sigma^\nu{}_{BB'}f_{\mu\nu}\]
    O que fizemos

    Aplicamos um conector \(\sigma\) a cada índice de f.

    Por que é válido

    Cada conversão é linear e a aplicação dupla preserva todas as seis componentes independentes da 2-forma.

  2. Linha 2

    Traduza a antissimetria mundo

    \[f_{AA'BB'}=-f_{BB'AA'}\]
    O que fizemos

    Reescrevemos f \(\mu \nu\) igual a menos f \(\nu \mu\) depois da conversão.

    Por que é válido

    A mudança de representação não altera a antissimetria entre as duas direções mundo.

  3. Linha 3

    Separe as duas quiralidades

    \[f_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\psi_{AB}+\gamma_{AB}\psi_{A'B'}\]
    O que fizemos

    Decompusemos a 2-forma nas duas representações irredutíveis auto-dual e anti-auto-dual.

    Por que é válido

    Em cada parcela, o espinor métrico carrega a antissimetria de um par e o campo restante carrega os índices da quiralidade oposta.

  4. Linha 4

    Use a troca dos pares para fixar a simetria

    \[\psi_{AB}=\psi_{(AB)},\qquad \psi_{A'B'}=\psi_{(A'B')}\]
    O que fizemos

    Comparamos a decomposição antes e depois de trocar AA linha por BB linha.

    Por que é válido

    O sinal necessário já vem do \(\gamma\) antissimétrico; assim, o coeficiente que o multiplica deve ser simétrico.

  5. Linha 5

    Reúna a decomposição de saída

    \[f_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\psi_{AB}+\gamma_{AB}\psi_{A'B'},\qquad \psi_{AB}=\psi_{(AB)}\]
    O que fizemos

    Colocamos a decomposição quiral e a simetria de \(\psi\) na mesma linha final.

    Por que é válido

    Esta é a forma irredutível completa usada como entrada nos passos seguintes.

saídaaprovada
\[f_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\psi_{AB}+\gamma_{AB}\psi_{A'B'},\qquad \psi_{AB}=\psi_{(AB)}\]

O bivetor de Proca decompõe-se em um espinor simétrico não primado e seu setor primado.

Regra ou lema

  • Decomposição irredutível de uma 2-forma em setores auto-dual e anti-auto-dual.
  • \(ψAB=ψ(AB)\).

Hipóteses

  • \(fμν\) é real; os setores primado e não primado estão ligados por conjugação apropriada.
Checkpoint: consigo justificar este passo?

A antissimetria está entre os pares \(AA′\) e \(BB′\); por isso \(ψAB\) pode e deve ser simétrico em A e \(B\).

passo03

Três números complexos codificam exatamente as seis entradas independentes de uma 2-forma real.

Conte as seis componentes reais

entradaaprovada
\[f_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\psi_{AB}+\gamma_{AB}\psi_{A'B'},\qquad \psi_{AB}=\psi_{(AB)}\]

O bivetor de Proca decompõe-se em um espinor simétrico não primado e seu setor primado.

operação aplicadaEscreva a matriz simétrica \(2×2\) de \(ψAB\) e conte suas entradas independentes.
Cálculo linha por linha5 movimentos explicados
Objetivo deste cálculo

Contar de forma explícita por que um espinor simétrico de duas componentes codifica as seis componentes reais de um bivetor real.

Antes de começar

  • Os índices A e \(B\) assumem apenas os valores \(0\) e \(1\).
  • \(\Psi_{AB}\) é simétrico.
  • A contagem é puramente cinemática, anterior às equações de movimento e à contagem de polarizações.
  1. Linha 1

    Escreva todas as entradas

    \[(\psi_{AB})=\begin{pmatrix}\psi_{00}&\psi_{01}\\[2pt]\psi_{10}&\psi_{11}\end{pmatrix}\]
    O que fizemos

    Enumeramos as quatro combinações possíveis dos dois índices binários.

    Por que é válido

    Cada índice de duas componentes possui dois valores, portanto há inicialmente dois vezes dois lugares.

  2. Linha 2

    Aplique a simetria

    \[\psi_{10}=\psi_{01}\quad\Longrightarrow\quad (\psi_{AB})=\begin{pmatrix}\psi_{00}&\psi_{01}\\[2pt]\psi_{01}&\psi_{11}\end{pmatrix}\]
    O que fizemos

    Usamos \(\psi\) A \(B\) igual a \(\psi B\) A.

    Por que é válido

    A simetria foi imposta pela decomposição irredutível do bivetor.

  3. Linha 3

    Conte as entradas complexas

    \[\{\psi_{00},\psi_{01},\psi_{11}\}\in\mathbb C^3\]
    O que fizemos

    Retiramos a entrada repetida da lista de graus de liberdade locais.

    Por que é válido

    Uma matriz simétrica dois por dois possui n vezes n mais um sobre dois, isto é, três entradas independentes.

  4. Linha 4

    Separe partes real e imaginária

    \[\psi_{ab}=\operatorname{Re}\psi_{ab}+i\operatorname{Im}\psi_{ab}\quad\Longrightarrow\quad \mathbb C^3\cong\mathbb R^6\]
    O que fizemos

    Decompusemos cada componente complexa em duas componentes reais.

    Por que é válido

    Como espaço vetorial real, um número complexo tem dimensão dois.

  5. Linha 5

    Reúna a contagem na forma de saída

    \[\psi_{AB}\;\longleftrightarrow\;(\psi_{00},\psi_{01}=\psi_{10},\psi_{11})\in\mathbb{C}^3\cong\mathbb{R}^6\]
    O que fizemos

    Listamos as três entradas complexas independentes e registramos sua equivalência com seis números reais.

    Por que é válido

    A igualdade \(\psi\) zero um igual a \(\psi\) um zero incorpora a simetria, enquanto cada número complexo fornece duas componentes reais.

saídaaprovada
\[\psi_{AB}\;\longleftrightarrow\;(\psi_{00},\psi_{01}=\psi_{10},\psi_{11})\in\mathbb{C}^3\cong\mathbb{R}^6\]

Um espinor simétrico de duas componentes tem três componentes complexas, equivalentes às seis componentes reais do bivetor real.

Regra ou lema

  • Simetria elimina \(ψ10\) como componente independente.
  • Cada componente complexa equivale a duas componentes reais.

Hipóteses

  • A contagem é local e anterior à imposição das equações de movimento.
Checkpoint: consigo justificar este passo?

As seis componentes do bivetor não são as três polarizações físicas: as equações e a restrição ainda removerão redundâncias dinâmicas do potencial.

passo04

A derivada simetrizada é a tradução espinorial de \(f=dA\).

Reconstrua \(ψ\) a partir do potencial

entrada 1aprovada
\[f_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\psi_{AB}+\gamma_{AB}\psi_{A'B'},\qquad \psi_{AB}=\psi_{(AB)}\]

O bivetor de Proca decompõe-se em um espinor simétrico não primado e seu setor primado.

entrada 2aprovada
\[A_{AA'}=\sigma^\mu{}_{AA'}A_\mu,\qquad \nabla_\lambda\sigma^\mu{}_{AA'}=0\]

O símbolo \(\sigma\) hermitiano converte um índice mundo em um par de índices espinoriais e é covariantemente constante.

operação aplicadaInsira \(fμν=2∇[μAν]\) na decomposição e contraia o setor primado com \(γA′B′\).
Cálculo linha por linha5 movimentos explicados
Objetivo deste cálculo

Extrair do bivetor \(f=dA\) a fórmula que reconstrói a função de onda simétrica \(\psi\) a partir do potencial mundo–espinor.

Antes de começar

  • \(A_{AA'}\) e \(\nabla_{AA'}\) usam os conectores covariantemente constantes.
  • A conexão não tem torção.
  • A elevação e o abaixamento de índices seguem os espinores métricos \(\gamma\) do site.
  1. Linha 1

    Converta f igual a dA

    \[f_{AA'BB'}=\nabla_{AA'}A_{BB'}-\nabla_{BB'}A_{AA'}\]
    O que fizemos

    Aplicamos conectores aos dois índices de f e ao índice de cada derivada.

    Por que é válido

    Nabla \(\sigma\) igual a zero garante que nenhum termo adicional é criado na conversão.

  2. Linha 2

    Compare com a decomposição quiral

    \[\nabla_{AA'}A_{BB'}-\nabla_{BB'}A_{AA'}=\gamma_{A'B'}\psi_{AB}+\gamma_{AB}\psi_{A'B'}\]
    O que fizemos

    Igualamos as duas representações já estabelecidas para f.

    Por que é válido

    Ambos os lados são exatamente \(f_{AA'BB'}\) na mesma convenção de índices.

  3. Linha 3

    Projete o setor não primado

    \[\psi_{AB}=-\nabla^{{C'}}{}_{(A}A_{B)C'}\]
    O que fizemos

    Contraímos o par primado e conservamos a parte simétrica nos índices não primados.

    Por que é válido

    A contração com o espinor métrico primado elimina o setor proporcional a \(\gamma_{AB}\) e seleciona o coeficiente simétrico de \(\gamma_{A'B'}\).

  4. Linha 4

    Expanda a simetrização para conferir

    \[\nabla^{{C'}}{}_{(A}A_{B)C'}=\frac12\left(\nabla^{{C'}}{}_{A}A_{BC'}+\nabla^{{C'}}{}_{B}A_{AC'}\right)\]
    O que fizemos

    Abrimos os parênteses de simetrização com peso unitário.

    Por que é válido

    A média torna a expressão manifestamente invariável sob a troca A por \(B\).

  5. Linha 5

    Eleve os dois índices

    \[\boxed{\psi_{AB}=-\nabla^{{C'}}{}_{(A}A_{B)C'},\qquad \psi^{AB}=\nabla_{C'}{}^{(A}A^{B)C'}}\]
    O que fizemos

    Aplicamos os espinores métricos \(\gamma\) aos índices A e \(B\) e reorganizamos as contrações.

    Por que é válido

    Elevar e abaixar índices com um espinor antissimétrico é uma operação definida pelas convenções e deve ser feita antes de comparar sinais.

saídaaprovada
\[\psi_{AB}=-\nabla^{{C'}}{}_{(A}A_{B)C'},\qquad \psi^{AB}=\nabla_{C'}{}^{(A}A^{B)C'}\]

A função de onda de Proca é a derivada simetrizada do potencial mundo–espinor, com versões covariante e contravariante.

Regra ou lema

  • Constância covariante de \(σ\).
  • Elevação e abaixamento com \(γ\); simetrização em A,B.

Hipóteses

  • Conexão sem torção.
Checkpoint: consigo justificar este passo?

O sinal e a posição dos índices dependem da versão covariante ou contravariante; o par exibido torna essa troca verificável.

passo05

As três letras pertencem a papéis físicos e geométricos diferentes.

Não confunda \(φ\), \(ψ\) e \(Ψ\)

entradaaprovada
\[f_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\psi_{AB}+\gamma_{AB}\psi_{A'B'},\qquad \psi_{AB}=\psi_{(AB)}\]

O bivetor de Proca decompõe-se em um espinor simétrico não primado e seu setor primado.

operação aplicadaAplique a mesma decomposição ao bivetor geométrico \(Fμν\) e separe, na curvatura de Riemann, Weyl, Ricci sem traço e escalar.
Cálculo linha por linha6 movimentos explicados
Objetivo deste cálculo

Separar os três objetos parecidos na notação — \(\phi\) eletromagnético, \(\psi\) de Proca e \(\Psi\) de Weyl — e localizar as partes da curvatura gravitacional.

Antes de começar

  • \(\Phi_{AB}\) e \(\psi_{AB}\) têm valência (2,0), \(\Psi_{ABCD}\) tem valência (4,0), e os três exercem funções distintas.
  • \(\beta_\mu\) combina a fase do formalismo \(\gamma\) com o potencial geométrico \(\Phi_\mu\).
  • A decomposição gravitacional usa \(R=8 \chi\) na convenção das fontes.
  1. Linha 1

    Decomponha a curvatura eletromagnética geométrica

    \[F_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\phi_{AB}+\gamma_{AB}\phi_{A'B'}\]
    O que fizemos

    Aplicamos a decomposição quiral de uma 2-forma ao bivetor F do formalismo \(\gamma\).

    Por que é válido

    A representação irredutível depende da valência e da antissimetria, não da origem física específica da 2-forma.

  2. Linha 2

    Registre a conexão de fase

    \[\beta_\mu=\nabla_\mu\Phi+2\Phi_\mu\]
    O que fizemos

    Reunimos em \(\beta\) os dois termos que aparecem ao derivar objetos com peso de fase \(\gamma\).

    Por que é válido

    Esta é a definição adotada nas fontes e será necessária para acompanhar o cancelamento na equação de onda.

  3. Linha 3

    Isole o bloco não primado de Riemann

    \[X_{ABCD}=X_{(AB)(CD)}\]
    O que fizemos

    Organizamos os índices da curvatura gravitacional em pares espinoriais.

    Por que é válido

    As simetrias de Riemann restringem a valência do bloco de curvatura que age sobre índices não primados.

  4. Linha 4

    Separe Weyl e curvatura escalar

    \[X_{ABCD}=\Psi_{ABCD}-\frac23\chi\,\gamma_{A(C}\gamma_{D)B}\]
    O que fizemos

    Decompusemos \(X\) em sua parte totalmente sem traço e em sua parte escalar.

    Por que é válido

    A decomposição é a forma espinorial da separação irredutível da curvatura de Riemann.

  5. Linha 5

    Converta \(\chi\) para o escalar de Ricci

    \[R=8\chi\qquad\Longrightarrow\qquad -\frac23\chi=-\frac{R}{12}\]
    O que fizemos

    Substituímos a relação entre a curvatura escalar mundo e \(\chi\).

    Por que é válido

    A relação \(R\) igual a oito \(\chi\) fixa a normalização usada em toda a cadeia.

  6. Linha 6

    Reúna a curvatura gravitacional de saída

    \[X_{ABCD}=\Psi_{ABCD}-\frac{2}{3}\chi\,\gamma_{A(C}\gamma_{D)B},\qquad R=8\chi\]
    O que fizemos

    Reunimos a decomposição de \(X\) e a normalização do escalar de Ricci na saída do passo.

    Por que é válido

    A linha reproduz a decomposição gravitacional adotada nas equações fonte.

saídaaprovada
\[X_{ABCD}=\Psi_{ABCD}-\frac{2}{3}\chi\,\gamma_{A(C}\gamma_{D)B},\qquad R=8\chi\]

A curvatura não primada separa a parte totalmente simétrica de Weyl, \(\Psi\), e a parte escalar proporcional a \(\chi\); a curvatura de Ricci sem traço ocupa o setor misto.

Regra ou lema

  • \(φAB\) descreve curvatura eletromagnética do formalismo \(γ\).
  • \(ψAB\) descreve o campo massivo de Proca.
  • \(ΨABCD\) é o espinor de Weyl totalmente simétrico.

Hipóteses

  • As convenções de fase de \(γ\) e o significado de \(βμ\) são mantidos explícitos.
Checkpoint: consigo justificar este passo?

Em um fundo conformemente plano, \(ΨABCD=0\) ainda que Ricci ou \(R\) não sejam nulos; Weyl zero não significa espaço plano.

passo06

A massa liga a divergência do espinor simétrico ao potencial de valência (1,1).

Transcreva a equação de campo

entrada 1aprovada
\[\nabla_\mu f^{\mu\nu}+m^2A^\nu=0\]

A divergência covariante do bivetor somada ao termo de massa do potencial é nula.

entrada 2aprovada
\[\psi_{AB}=-\nabla^{{C'}}{}_{(A}A_{B)C'},\qquad \psi^{AB}=\nabla_{C'}{}^{(A}A^{B)C'}\]

A função de onda de Proca é a derivada simetrizada do potencial mundo–espinor, com versões covariante e contravariante.

entrada 3aprovada
\[F_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\phi_{AB}+\gamma_{AB}\phi_{A'B'},\qquad \beta_\mu=\nabla_\mu\Phi+2\Phi_\mu\]

A curvatura eletromagnética geométrica divide-se nos espinores \(\phi\), enquanto \(\beta\) combina a fase de \(\gamma\) com o potencial do formalismo.

operação aplicadaConverta a equação mundo com \(σ\), insira a decomposição de f e use as equações de autovalor \(∇γ=±iβγ\) para reorganizar os índices.
Cálculo linha por linha6 movimentos explicados
Objetivo deste cálculo

Converter a equação mundo de Proca em uma relação de primeira ordem entre a divergência de \(\psi\) e o potencial de valência (1,1).

Antes de começar

  • Trabalhamos no setor não primado; o setor primado é obtido por conjugação.
  • Os conectores \(\sigma\) são covariantemente constantes.
  • As equações de autovalor de \(\gamma\) controlam os termos de \(\beta\) produzidos ao mover índices.
  1. Linha 1

    Converta o índice livre mundo

    \[\nabla_\mu f^{\mu\nu}+m^2A^\nu=0\quad\longrightarrow\quad \nabla_{AA'}f^{AA'BB'}+m^2A^{BB'}=0\]
    O que fizemos

    Aplicamos conectores a todos os índices e usamos \(\nabla \sigma\) igual a zero.

    Por que é válido

    A conversão é um isomorfismo local e preserva a igualdade tensorial.

  2. Linha 2

    Insira os dois setores de f

    \[f^{AA'BB'}=\gamma^{A'B'}\psi^{AB}+\gamma^{AB}\psi^{A'B'}\]
    O que fizemos

    Substituímos a decomposição quiral na divergência.

    Por que é válido

    É a mesma identidade do passo do bivetor, agora com os índices elevados segundo \(\gamma\).

  3. Linha 3

    Aplique Leibniz às métricas espinoriais

    \[\nabla(\gamma\psi)=(\nabla\gamma)\psi+\gamma\nabla\psi\]
    O que fizemos

    Abrimos a divergência de cada produto da decomposição.

    Por que é válido

    A conexão satisfaz a regra de Leibniz para produtos espinoriais.

  4. Linha 4

    Use os autovalores de \(\gamma\)

    \[\nabla_\mu\gamma_{AB}=i\beta_\mu\gamma_{AB},\quad \nabla_\mu\gamma^{AB}=-i\beta_\mu\gamma^{AB},\quad \nabla_\mu\gamma_{A'B'}=-i\beta_\mu\gamma_{A'B'},\quad \nabla_\mu\gamma^{A'B'}=i\beta_\mu\gamma^{A'B'}\]
    O que fizemos

    Substituímos as equações de autovalor e reorganizamos os termos conforme a configuração de índices escolhida.

    Por que é válido

    As quatro leis indexadas seguem da convenção \(\nabla \gamma\) A \(B\) igual a i \(\beta \gamma\) A \(B\), da derivada do inverso e da conjugação complexa.

  5. Linha 5

    Projete o setor não primado

    \[2\nabla^{A}{}_{B'}\psi^{B}{}_{A}+m^2A^{B}{}_{B'}=0\]
    O que fizemos

    Contraímos o setor primado e reunimos as duas contribuições equivalentes da decomposição.

    Por que é válido

    A simetria de \(\psi\) e a normalização dos espinores métricos produzem o fator dois exibido nas fontes.

  6. Linha 6

    Normalize a forma compacta

    \[\boxed{\nabla^{A}{}_{B'}\psi^{B}{}_{A}+\frac12m^2A^{B}{}_{B'}=0}\]
    O que fizemos

    Dividimos toda a equação anterior por dois.

    Por que é válido

    A divisão é algébrica e preserva a relação de primeira ordem transcrita nas fontes.

saídaaprovada
\[\nabla^{A}{}_{B'}\psi^{B}{}_{A}+\frac12m^2A^{B}{}_{B'}=0\]

A equação de campo de Proca em forma espinorial compacta liga a divergência de \(\psi\) ao potencial com coeficiente um meio de \(m\) ao quadrado.

Regra ou lema

  • Constância covariante de \(σ\).
  • Equações de autovalor do espinor métrico \(γ\).
  • Simetria de \(ψAB\).

Hipóteses

  • O setor mostrado é não primado; o setor primado segue por conjugação complexa.
Checkpoint: consigo justificar este passo?

A forma compacta absorve termos explícitos de \(β\) na movimentação dos índices; isso não significa fixar \(βμ=0\).

passo07

\(\Delta\) converte duas derivadas em um inventário de curvaturas.

Abra o comutador com \(Δ\)

entrada 1aprovada
\[\nabla^{A}{}_{B'}\psi^{B}{}_{A}+\frac12m^2A^{B}{}_{B'}=0\]

A equação de campo de Proca em forma espinorial compacta liga a divergência de \(\psi\) ao potencial com coeficiente um meio de \(m\) ao quadrado.

entrada 2aprovada
\[F_{AA'BB'}=\gamma_{A'B'}\phi_{AB}+\gamma_{AB}\phi_{A'B'},\qquad \beta_\mu=\nabla_\mu\Phi+2\Phi_\mu\]

A curvatura eletromagnética geométrica divide-se nos espinores \(\phi\), enquanto \(\beta\) combina a fase de \(\gamma\) com o potencial do formalismo.

entrada 3aprovada
\[X_{ABCD}=\Psi_{ABCD}-\frac{2}{3}\chi\,\gamma_{A(C}\gamma_{D)B},\qquad R=8\chi\]

A curvatura não primada separa a parte totalmente simétrica de Weyl, \(\Psi\), e a parte escalar proporcional a \(\chi\); a curvatura de Ricci sem traço ocupa o setor misto.

operação aplicadaSepare o produto de duas derivadas em parte simétrica \(Δ\) e parte escalar \(□\); em seguida aplique a decomposição das curvaturas a \(ψAB\), de valência (2,0).
Cálculo linha por linha5 movimentos explicados
Objetivo deste cálculo

Decompor duas derivadas espinoriais em traço e parte simétrica, e então traduzir a parte simétrica em curvaturas que agem sobre \(\psi\).

Antes de começar

  • \(\Delta_{AB}\) é definido com simetrização em A e \(B\).
  • A conexão não tem torção e as convenções de Riemann, Ricci e \(\gamma\) estão fixadas.
  • A curvatura atua separadamente em cada índice de um espinor de valência maior que um.
  1. Linha 1

    Defina a parte simétrica de duas derivadas

    \[\Delta_{AB}=\nabla_{(A}{}^{C'}\nabla_{B)C'}\]
    O que fizemos

    Simetrizamos os índices não primados do operador de segunda ordem.

    Por que é válido

    Essa definição isola a representação que carrega a ação da curvatura não primada.

  2. Linha 2

    Separe traço e parte simétrica

    \[\nabla^L{}_{B'}\nabla^{MB'}=\Delta^{LM}+\frac12\gamma^{LM}\Box\]
    O que fizemos

    Decompusemos os dois índices não primados em parte simétrica sem traço e traço escalar.

    Por que é válido

    Em duas componentes, \(\gamma\) é o tensor invariante que extrai a parte de traço do produto.

  3. Linha 3

    Escreva o comutador por quiralidade

    \[[\nabla_{AA'},\nabla_{BB'}]=\gamma_{AB}\Delta_{A'B'}+\gamma_{A'B'}\Delta_{AB}\]
    O que fizemos

    Reorganizamos a parte antissimétrica do produto das derivadas nos dois setores quirais.

    Por que é válido

    A decomposição segue a mesma separação irredutível usada para bivetores e curvaturas.

  4. Linha 4

    Faça a curvatura agir nos dois índices de \(\psi\)

    \[\Delta^{AC}\psi_{AB}=\text{escalar}\times\psi_B{}^C+\text{Weyl}\times\psi-2i\phi^{AC}\psi_{AB}\]
    O que fizemos

    Aplicamos o operador de curvatura a cada índice não primado de \(\psi\) e somamos as contribuições.

    Por que é válido

    Uma conexão em representação tensorial ou espinorial faz a curvatura atuar uma vez por índice.

  5. Linha 5

    Substitua as curvaturas irredutíveis

    \[\boxed{\Delta^{AC}\psi_{AB}=\frac{R}{6}\psi_B{}^C+\Psi^{AMC}{}_{B}\psi_{AM}-2i\phi^{AC}\psi_{AB}}\]
    O que fizemos

    Inserimos \(R\) igual a oito \(\chi\) e a decomposição de \(X\) em Weyl e traço.

    Por que é válido

    A expressão usa a configuração de índices fixada apresentada pela dissertação e pelo artigo v7.

saídaaprovada
\[\Delta^{AC}\psi_{AB}=\frac{R}{6}\psi_B{}^C+\Psi^{AMC}{}_{B}\psi_{AM}-2i\phi^{AC}\psi_{AB}\]

A ação de \(\Delta\) sobre \(\psi\) produz termos de curvatura escalar, acoplamento gravitacional com \(\Psi\) e um termo eletromagnético intermediário com \(\phi\).

Regra ou lema

  • Linearidade e regra de Leibniz de \(Δ\).
  • Decomposição do comutador covariante.
  • A ação da curvatura soma uma contribuição por índice de spin.

Hipóteses

  • Sem torção e com convenções de \(Riemann/Ricci\) fixadas.
Checkpoint: consigo justificar este passo?

O termo \(φψ\) presente aqui é intermediário: só depois de somar a derivada do termo \(β\) será possível decidir o que sobrevive na equação de onda.

Resultado da trilha

A ação de \(\Delta\) sobre \(\psi\) produz termos de curvatura escalar, acoplamento gravitacional com \(\Psi\) e um termo eletromagnético intermediário com \(\phi\).

\[\Delta^{AC}\psi_{AB}=\frac{R}{6}\psi_B{}^C+\Psi^{AMC}{}_{B}\psi_{AM}-2i\phi^{AC}\psi_{AB}\]