Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Ванагас, В. В. Методы теории представлений групп и выделение коллективных степеней свободы ядра

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.92 Mб
Скачать

 

 

 

 

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 )=

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

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 ] ,

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ