Geometrical treatment of Clifford algebras and spinors with applications to the dynamics of spin particles
Description
The algebraic structure of the real Clifford algebras (CA) of vector spaces with non-degenerated scalar product of arbitrary signature is studied, and a classification formula for this is obtained. The latter is based on three sequences of integer numbers from which one is the Radon-Harwitz sequence. A new representation method of real CA is constructed. This leads to a geometrical representation of real Clifford algebras in which the representation spaces are subspaces of the CA itself (''spinor spaces''). One of these spinor spaces is a subalgebra of the original CA. The relation between CA and external algebras is studied. Each external algebra with a scalar product possesses the structure of a CA. From the geometric representation developed here then follows that spinors are inhomogeneous external forms. The transformation behaviour of spinors under the orthogonal, as well as under the general linear group is studied. By means of these algebraic results the spinor connexion and the covariant Dirac operator on a differential manifold are introduced. In the geometrical representation a further in ternal SL(2,R) symmetry of the Dirac equation (DE) is shown. Furthermore other equivalent formulations of the DE can be obtained. Of special interest is the tetrade formulation of the DE. A generalization of the DE is introduced. The equations of motion of the classical relativistic spin particle are derived by means of spinors and CA from a variational principle. From this interesting formal analogies with the supersymmetric theories of the spin particle result. Finally the DE in the curved space-time is established and studied in the tetrade formulation. Using the methods developed here a new exact solution of the coupled Einstein-Curtan-Dirac theory was found (massice ''Ghost-Dirac fields''). (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Die algebraische Struktur der reellen Clifford-Algebren (CA) von Vektorraeumen mit nicht-entartetem skalarem Produkt beliebiger Signatur wird untersucht und eine Klassifizierungsformel hierfuer gewonnen. Letztere basiert auf drei Folgen von ganzen Zahlen, von denen eine die Radon-Hurwitz-Folge ist. Eine neue Darstellungsmethode von reellen CA wird konstruiert. Diese fuehrt zu einer geometrischen Darstellung von reellen Clifford-Algebren, bei welcher die Darstellungsraeume Unterraeume der CA selbst sind (''Spinorraeume''). Einer dieser Spinorraeume ist eine Unteralgebra der urspruenglichen CA. Die Beziehung zwischen CA und aeusseren Algebren wird untersucht. Jede aeussere Algebra mit skalarem Produkt traegt die Struktur einer CA. Aus der hier entwickelten geometrischen Darstellung folgt dann, dass Spinoren inhomogene aeussere Formen sind. Das Transformationsverhalten von Spinoren unter der orthogonalen, sowie unter der allgemeinen linearen Gruppe wird untersucht. Mit Hilfe dieser algebraischen Resultate werden die Spinorkonnexion und der kovariante Dirac-Operator auf einer differenzierbaren Mannigfaltigkeit eingefuehrt. In der geometrischen Darstellung zeigt sich eine innere SL(2,R)-Symmetrie der Dirac-Gleichung (DG). Weiter koennen andere aequivalente Formulierungen der DG gewonnen werden. Vom besonderen Interesse ist die Tetradenformulierung der DG. Eine Verallgemeinerung der DG wird noch eingefuehrt. Die Bewegungsgleichungen des klassischen relativistischen Spinteilchens werden mit Hilfe von Spinoren und CA aus einem Variationsprinzip abgeleitet. Daraus ergeben sich interessante formale Analogien mit den supersymmetrischen Theorien des Spinteilchens. Schliesslich wird die DG in der gekruemmten Raum-Zeit gestellt und in der Tetraden-Formulierung untersucht. Unter Benutzung der hier entwickelten Methoden wurde eine neue exakte Loesung der gekoppelten Einstein-Cartan-Dirac-Theorie gefunden (massive ''Geister-Dirac-Felder''). (orig.)
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- Original title (German)
- Geometrische Behandlung von Clifford-Algebren und Spinoren mit Anwendungen auf die Dynamik von Spinteilchen
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 159 p.
- Report number
- INIS-mf--9216
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 15070683
- Subject category
- S71: CLASSICAL AND QUANTUM MECHANICS, GENERAL PHYSICS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ALGEBRA; ANALYTICAL SOLUTION; CLIFFORD ALGEBRA; DIFFERENTIAL GEOMETRY; DIRAC EQUATION; DIRAC OPERATORS; EQUATIONS OF MOTION; GEOMETRY; GRAVITATIONAL FIELDS; IRREDUCIBLE REPRESENTATIONS; LAGRANGIAN FIELD THEORY; METRICS; MINKOWSKI SPACE; NEUTRINOS; O GROUPS; RELATIVISTIC RANGE; RIEMANN SPACE; SL GROUPS; SMOOTH MANIFOLDS; SPACE-TIME; SPINOR FIELDS; SPINORS; SUPERSYMMETRY; TRANSFORMATIONS; VARIATIONAL METHODS
- Descriptors DEC
- DIFFERENTIAL EQUATIONS; DYNAMICAL GROUPS; ELEMENTARY PARTICLES; ENERGY RANGE; EQUATIONS; FERMIONS; FIELD EQUATIONS; FIELD THEORIES; LEPTONS; LIE GROUPS; MASSLESS PARTICLES; MATHEMATICAL MANIFOLDS; MATHEMATICAL OPERATORS; MATHEMATICAL SPACE; MATHEMATICS; PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS; QUANTUM FIELD THEORY; QUANTUM OPERATORS; SPACE; SYMMETRY; SYMMETRY GROUPS; WAVE EQUATIONS