книги из ГПНТБ / Ванагас, В. В. Методы теории представлений групп и выделение коллективных степеней свободы ядра
.pdf
|
|
|
|
101 |
|
|
при . П > |
[ 2] . Следует обратить внимание, что в (7 .1 6 ) |
|||||
и (7 .1 7 ) |
переменные не разделяются, T.e.-CiX^ не может |
|||||
быть записан в виде произведения d,X,o(x) |
dX^(z) |
|||||
Такой вид объема задает и определенный тип интегралов |
||||||
по переменным |
|
. |
|
|
|
|
4 . |
Интересно знать, как много членов содержится в раз |
|||||
ложении (7 .2 ) |
- от числа слагаемых зависит, |
насколько |
||||
связаны между собою внутреннее и коллективное движение |
||||||
нуклонов в ядре. В п.2 настоящего раздела уже было выяс - |
||||||
нено, что промежуточную группу 9 |
можно выбрать по |
|||||
своему усмотрению. В математическом отношении наиболее |
||||||
проста группа |
9 ~ |
0р_2 |
^ П -3 |
, ведущая к канони |
||
ческой цепочке |
|
|
|
|
|
|
|
ОП-1 ^ ^П-2 ^ ^ Л-5 ^ О п - 4 , |
(7 .1 8 ) |
||||
в случае которой вместо |
удобно написать набор ц)шо , |
|||||
подразумевая, что 10 , Со1 |
и 0 |
—это неприводимые |
||||
представления групп 0^-2 >Op-3 # O n - соответственно . |
||||||
Теперь, |
когда цепочка (7 .1 1 ) полностью зафиксирована, |
|||||
появилась возможность найти число слагаемых в разложе |
||||||
нии (7 .2 ). Напомним правила приведения на цепочке (7 .18), |
||||||
прспособленные для нашей задачи. С этой целью сперва |
||||||
выясним класс |
Op_f |
- неприводимых представлений,. |
||||
допускаемых фактор-пространством Оп-1/О п-А- • Мы Уже знаем (см. п.6 пятого раздела), что из-за сохранения числа
102
и сорта частиц в ядерной задаче многих тел встречаются лишь неприводимые представления группы 9Цз(п-Цс)мак симально вырожденной серии. Спуститься до ортогональной
группы удобно по следующей цепочке подгруппы
? L (3 M ),c )= > U 3 M ) = > U 3 *U „.i
' |
U |
(7 .1 9 ) |
|
ОгИ |
•) |
где_Ц - унитарные группы соответствующего ранга. Уни тарные группы замечательны в том отношении, что они яв ляются универсальными среди компактных групп. Известно
(см.напр. [10] ), что эти группы дают полный запас ком -
пактных групп, в том смысле, что любая компактная ipynna
изоморфна некоторой подгруппе унитарных групп. Из-за этого свойства унитарных групп при переходе на первом
звене цепочки (7 .1 9 ) от к , конечно
мерные представления обшей линейной группы остаются не
приводимыми: Отсюда вытекает, что их можно маркировать
тем же способом, |
как и соответствующие им представления |
|||
группы |
|
- Маркировка последних хорошо известна |
||
(см.напр. [ 8] |
) - |
они задаются одним неотрицательным |
||
целым числом |
[E l , где |
Е = 0 ,1 ,2 ,.,. При переходе к |
||
подгруппе |
|
по цепочке |
|
|
|
Из ( г и ) |
t U * u гы |
(7 .2 0 ) |
|
|
|
|||
это число всевозможными способами разбивается на три
1 03
ивлых неотрицательных слагаемых которые далее распола гаются в неубывающем порядке. Такие всевозможные упо -
рядоченные наборы трех чисел [Ег^ |
E jl , где |
Вз, |
|
и Е^ + Е2+ Ез |
одновременно характеризуют как |
||
U 3 - , так и U n_.j |
- неприводимые представления. |
|
|
Возьмем например Е = £4-"] . Тогда имеем пять возможных разбиений этого числа, - 4,3+1, 2+2, 2+1+1, 1+1+1+1,
последнее из которых нам не подходит. Остальные разбиения
[ 4 ] , |
[31] ,[2 2 ] , [2 1 i] перечисляют неприводимые пред |
|||
ставления как группы |
l i j |
так и группы l i n .содержа |
||
щиеся |
~ неприводимом представлении [4 ] . |
|||
Нам важно, что"К^_-{ |
—неприводимые представления ха |
|||
рактеризуются не более чем тремя целыми числами. Как |
||||
следствие этого, при приведении на цепочке |
|
|||
|
и пИ |
= |
О м |
(7 .2 1 ) |
|
|
|||
-> подробности такого приведения можно найти в [в ] , - по
являются |
- неприводимые представления |
|
Ц )= |
(С 0^си2 иОъ О . . . 0 ) |
(7 .2 2 ) |
характеризуемые также не более чем тремя неотридатель -
ними целыми числами, удовлетворяющими удовлетворяющи
ми условию |
<5- 11)2 |
LUx, |
„ |
Мы выяснили класс |
Оу-р.j |
—неприводимых представле — |
|
ний и можем приступить к формулировке правил, позволяю щих определить число слагаемых в ( 7 .2). Учитывая то об—
1 0 4
стоятельство, что в этом разложении содержатся лишь0П.^—
скаляры, хорошо известные правила приведения на канони
ческой цепочке (7 .1 8 ) |
ортогональных групп, приобретают |
||||||
следующий ввд. При приведении на первом звене цепочки |
|||||||
(7 .1 8 ) - |
переходе от группы 0р_-| |
к группе 0 п-2 |
- н е |
||||
обходимо найти все числа |
и |
, удовлетворяющие нера |
|||||
венствам |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7 .2 з ) |
|
Для приведения на втором звене - цепочке О г м = 0 „ . ,3 ДЛЯ |
|||||||
каждой пары U)j и |
находим все числа Ujj |
, удовлетворя |
|||||
ющие неравенствам |
|
|
|
|
|
||
|
U)j ^ |
СО^ ^ |
иО<£ , |
|
|
(7 .2 4 ) |
|
Пары чисел |
|
|
|
|
|
|
|
|
U )j |
U>2 |
COz, |
|
|
|
|
|
|
*>Z |
|
|
(7 .2 5 ) |
|
|
и задает как |
—неприводимое представление Ц) |
так |
|||||
и его базис |
COS^CO^COg^ и |
СО — (CD-f) , |
|
|
|||
Только что приведенные правила без всяких изменений |
|||||||
справедливы при |
Jl-'l У 5 |
. Для ортогональных групп |
|||||
0 „ ч |
o n - U |
5 |
сигнатура (7 .2 2 ) с помощью так на |
||||
зываемых правил модификации (см.напр. [8] |
стр.139) |
дол |
|||||
жна быть соответствующим образом изменена. Однако это
105
чисто технический вопрос, не имеющий отношения к сущест ву дела.
Нетрудно сосчитать число слагаемых разложения (7 .2 ).
Огн Для начала найдем всбЛ^еприводимые представления (7 .2 2 ),
а случае которых в (7 .2 ) содержится лишь одно слагаемое,
причем чтобы обойтись без использования модификации бу
дем считать, что |
П~1 > 5 . С помощью (7 .2 3 ) |
и (7 .2 4 ). |
|
легко проверить, что одно слагаемое в (7 .2 2 ) |
содержится |
||
лишь в случае представлений с сигнатурой. |
|
||
U) |
= ( LOf |
U)^ LU< 0 . . . О) , |
(7 .2 6 ) |
где |
=0 ,1 ,2 , |
. . . Теперь осталось посмотреть, в каких |
|
случаях представления такого типа допускаются принципом
Паули. На этот вопрос можно дать ответ, если воспользо- .■
ваться достаточно сложной техникой внутреннего плетизма
(см.напр. [ в ] стр .143). К счатью, подробное описание
этой техники не является здесь необходимой, так как для ядер с П ^ 4 0 существуют широкие таблицы ^8,13] , в
которых перечислены или из которых легко найти допусти мые 0р_.| - представления (jJ
Не будем останавливаться на подробном анализе этих
таблиц, но приведем лишь несколько цифр, показывающих,
как часто в разложении (7 .2 ) |
содержится лишь одно слага |
емое. Во всех состояниях нормальной четности для ядер с |
|
5 ^ П " 16 имеются 38 |
- неприводимых представ» ■ |
|
1 06 |
|
|
лений, в числе которых лишь четыре раза (для ядер с |
П = |
||
7 Д 0 Д З ,1 6 ) встречаются представления типа (7 .2 6 ). Во |
|||
всех состояниях нормальной четности для ядер с 17- И -40 |
|||
имеются около 600 0 состояний с различными Ор.-) - |
иБр ~ |
||
неприводимыми характеристиками и между ними лишь в 34 |
|||
случаях ( для ядер с [Д1б+3к где |
к =1,2, ... ,8) |
в |
|
(7 .2 ) |
содержится одно слагаемое. |
|
|
|
Таким образом, в подавляющем числе случаев даже ; |
||
для простейших кннематически.корректных волновых функ |
|||
ции з |
(7 .2 ) имеется больше одного слагаемого, а это озна |
||
чает, |
что, по крайней мере, из-за кинематических причин |
||
в ядре внутреннее и коллективное движение нуклонов не раз деляется.
Сколько нее слагаемых имеется з сумме (7 .2 ) i Для
каждого конкретного случая это легко определить. Возьмем,
напримету 0 ^ |
- неприводимое состояние (4 4 ) ядра Гу- . |
|
С помощью (7 .2 3 ) и ’{7 .2 4 ) |
находим, что ъ этом случае |
|
базис (7 .2 5 ) |
состоит аз 15 |
компонент. Много ли это пли |
мало? С одной стороны, достаточно много, чтобы сделать
невозможным отделение коллективного и внутреннего дви жения нуклонов в ядре. Но, с другой стороны, очень мало по сравнению с размерностью (1^^ матрицы 3 3 ^ О-^ - н е приводимого представления (4 4 ): подсчет размерности
Дает>что = И 2 2 0 0 . Поэтому лишь благо -
107
даря доказанной в п.2 настоящего раздела 0П_^ - скаляр—
ности в этой необозримой сумме остается лишь 15 слага
емых.
5.При желании в (7 .2 ) можно пользоваться другой
промежуточной группой |
5 ° |
и, скажем, вместо (7 .1 1 ) |
|
взять базис цепочки |
|
|
|
ОгИ ^ |
^3 |
+ ^П-Л , |
(7 .2 7 ) |
где 0 з ~ группа вращения абстрактного пространства
векторов Якоби, натянутого на вектора <3^ ^ 2 И? 1 ’
эту группу нельзя путать с группой вращения "нашего^ тре
хмерного пространства. Для цепочки (7 .2 7 ) |
набор\)Qудоб |
||||||||
но заменить н а б |
о р о м |
, где |
(3 |
- |
индекс повторения, |
||||
с£ |
- неприводимое представление группы 0 з, , которое |
||||||||
можно назвать, например, квазимоментом [4] , а ").[ - его |
|||||||||
базис. Квантовые числа цепочки (7 .2 7 ) |
менее удобны р |
||||||||
математическом отношении, но зато, может быть, более |
|||||||||
наглядны из-за появления квазимомента |
|
X |
• |
||||||
|
Как зафиксировать базис. 9^ |
? Существует несколь |
|||||||
ко способов его выборе.. Первый из них - |
|
это введение обы |
|||||||
чной проекции J H , задаваемой цепочкой |
|
Q-,^ 0о° Но эта |
|||||||
возможность не единственная. Базис |
|
, |
например, может |
||||||
быть .'задан с помощью цепочки |
0 ^ —3 |
В г, |
В |
2 * подразу |
|||||
мевая при этом, что группа |
S ^ |
переставляет векторы |
|||||||
— |
—V |
|
|
*—** |
|
—^ |
J |
||
|
*(V-| 1а ПРУта |
Ь2векторы (Jn_2 и |
|
. Такой ба- |
|||||
зис позволяет сортировать коллективные и внутренние
функции относительно их поведения на геометрическую пе
рестановку трех осей трехмерного подпространства П - 1
мерного пространства векторов Якоби; симметрическая
группа Ss> вложена здесь в ортогональную группу О^по це
почке (4 .6 ), поэтому перестановки не имеют ничего обще го с перестановкой однонуклонных векторов.
Имеется еще одна возможность выбора базиса ^ с
помощью максимально плотного вложения симметрической
группы |
Sij. в ортогональную группу 0^ по цепочке (4 .5 ). |
||||
Мы уже знаем (см. п.2 четвертого раздела), |
что в случае |
||||
выбора такого базиса элементы группы Sdj. |
, переставляя |
||||
п е р е м е н н |
ы е 11 |
» индуцируют преобразо- |
|||
ванне векторов Якоби^ ^ |
’Уп-1' ^ алее базис - i f - не |
||||
приводимого представления фиксируется цепочкой S^~D ^2 , |
|||||
причем |
S j |
и Sg |
соответственно переставляют вектора |
||
\ - 2 Л ч > \ |
и |
'Ь п • |
|
|
|
Здесь специально подробно описаны различные возмо
жности выбора базиса цепочки (7 .1 1 ), так как будучи эк вивалентными в формуле (7 .2 ), они могут быть различны ми при искусственном обрывании этого ряда. Может оказать ся, что квантовые числа одного из этих наборов иногда яв
ляются 'хорошими" приближенными квантовыми числами и поэтому допускают приближенное обрывание ряда (7 .2 ),
т.е. приближенное разделение коллективных и внутренних
109
степеней свободы ядра. Если попытаться провести парал -
лель с квантовым числом К в разложении (7 .4 ), |
которое |
представляет проекцию момента L в собственной |
(по о т |
ношению к трехмерному вращению) системе координат, то
\)° для любой вышеперечисленной цепочки дает "проекцию момента" иО в собственной (по отношению к п-1 -мер -
ному вращению) системе координат. Если эту аналогию про
должать дальше, то о формулах (7 .4 ) и (7 .2 ) можно сказать,
что первая из них дает выделение зависимости коллективных функций от углов Эйлера, - при этом требуется использовать
весь запас неприводимых функций на группе 0^' , - т о г
да как вторая формула (7 .2 ) дает выделение зависимость микроскопической волновой функции от внутренних перемен
ных ядра, причем для этой цели достаточно использовать лишь ничтожную часть запаса неприводимых функций, задан
ных на группе 0п_: , а именно, набор 0 П_^ - скалярных
(по отношению к левому сдвигу) функций, заданных на фак -
тор-пространстве |
• |
Мы уже знаем, как перечислить слагаемые'в (7 ,2 ) в |
|
случае канонической цепочки (7 .1 8 ), а теперь рассмотрим,
как найти допускаемые значения квазимомента X |
11индек |
са его повторения jb , задаваемые цепочкой (7 . |
2 7 ). Зада |
ча приведения представления ортогональной группы на пря -
мую сумму двух ее ортогональных подгрупп основанния на
1 10
разложении характеров ортогональной группы через харак теры унитарной группы в удобном виде разработана Литтл —
вудом [1 4 ] , а техника такого разложения подробно описана в [15] . Недавно эти правила были упрошены в работе [1б] .
Здесь разберем лишь частный случай общей формулы, получе
нной в [10] , приспособленной для |
• |
скалярного |
||||
представления. Эта формула имеет следующий вид: |
|
|||||
(с б )= ^ о б ([с б '][и ;0] - > [ и )]) |
(Ш ?)+ |
. . , |
(7 .2 8 ) |
|||
гд е ^ д ]10 =°[0] , [2] |
, [22] , [4] |
, ... |
об - |
коэффициенты |
||
разложения, а +... |
обозначает слагаемые, |
в которых нет |
||||
Ор ^ |
- скаляров. |
|
|
|
|
|
Как пользоваться этой формулой? Пусть задано 0Л ^—не |
||||||
приводимое представление (Ш) |
, например, |
в случае |
Г) =3 |
|||
Орг |
- представление (4 4 ). На маркировку этого пред - |
|||||
ставления будем смотреть как на-таблицу Юнга [44"] |
, обо |
|||||
значающую соответствующие неприводимое представление
унитарной группы; это обстоятельство подчеркивается пере ходом к квадратным скобкам в ее обозначении. Далее нахо
дим все таблицы [Д У ] |
и [Д 5о] |
, внешнее произведение которых |
|
дает таблицу [б )] |
. Ь нашем примере перечень |
\io'} и |
|
[СОр] можно найти в таблице, приведенной в [8} |
, стр. 275 . |
||
Там имеются два столбца [4 |
j (один с верхним, а другой - |
||
с нижним обозначениями) и видно, что схему [4 ~ ] можно по-
. лучить из прямых произведений [4 3 ]il] . [42] [2] , [4 l] [з ] ,
