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La intuición detrás de la definición de spinor

Hace algún tiempo he buscado la definición de spinors y encontré la página de la wikipedia sobre el tema. Aunque muy detallada en la página intenta hablar de muchas construcciones diferentes y en mi humilde opinión no le da a la intuición detrás de cualquiera de ellos.

Que yo sepa los físicos prefieren definir spinors basado en las leyes de transformación (como con vectores y tensores), pero todo el debido respeto, me parece que este tipo de definiciones bastante desagradable. Vectores y tensores pueden ser definidos de forma mucho más intuitiva maneras y creo que lo mismo sucede con spinors.

En ese caso, ¿cómo se puede realmente definir spinors sin tener que recurrir a las propiedades de transformación y ¿cuál es el trasfondo de la intuición detrás de la definición? La definición se refiere a la idea de la vuelta de la Mecánica Cuántica?

En la Wikipedia de la página tenemos dos definiciones. Uno basado en la vuelta de los grupos y otro basado en Cliffor Álgebras. Yo no podía entender la intuición detrás de ninguno de ellos, así que me gustaría realmente hacer que no sólo la definición, pero la intuición detrás de él.

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Este es un muy profundo y complejo tema, que sin duda necesita un varias páginas de artículo para un decente introducción en ella.

Spinors (aunque de manera informal, ya estaban en uso hasta el final de la $19^{th}$ siglo) se atribuye a Elie Cartan.

De forma intuitiva (no oficialmente), se puede decir que se "mira" como una especie de generalización de los ángulos de Euler: en el sentido de que se utilizan para parametrizar y describir generalizada rotaciones (en generalizada espacios) en una forma que recuerda a la utilización de los ángulos de Euler en la parametrización de los $3d$ rotaciones.

Cartan la idea inicial de la que participan el resumen desription de rotaciones de $3d$ vectores complejos: consideramos el complejo espacio vectorial $\mathbb{C}^3$ "equipados" con el producto: $$\mathbf{x}\cdot\mathbf{y}=x_1y_1+x_2y_2+x_3y_3$$ con $\mathbf{x}=(x_1,x_2,x_3),\mathbf{y}=(y_1,y_2,y_3)\in\mathbb{C}^3$. Luego consideramos el conjunto de "isótropo" (es decir: ortogonal a sí mismos) los vectores que se caracteriza por $$\mathbf{x}\cdot\mathbf{x}=0$$ El conjunto de isotrópica vectores de $\mathbb{C}^3$ puede ser demostrado para formar un $2d$ "hipersuperficie" dentro de $\mathbb{C}^3$ e esta hipersuperficie puede ser parametrizado por dos complejos de coordenadas $u_0$, $u_1$: $$\begin{array}{c} u_0=\sqrt{\frac{x_1-ix_2}{2}} \\ u_1= i\sqrt{\frac{x_1+ix_2}{2}} \end{de la matriz} \ \ \ \ \textrm{o} \ \ \ \ \begin{array}{c} u_0=-\sqrt{\frac{x_1-ix_2}{2}} \\ u_1=- i\sqrt{\frac{x_1+ix_2}{2}} \end{array} $$ Cartan utiliza el término spinor para el complejo de $2d$ vectores $\mathbf{u}=(u_0,u_1)$. A partir de esta, la original isotrópica vector $\mathbf{x}=(x_1,x_2,x_3)$ pueden ser fácilmente recuperados. Seguidamente, se procedió a la descripción de las rotaciones de $\mathbf{x}$ en términos de las rotaciones de los $\mathbf{u}$.

Para una más moderna ... "skratch" en el ... "superficie" de estas ideas, las notas: http://ocw.mit.edu/resources/res-8-001-applied-geometric-algebra-spring-2009/lecture-notes-contents/Ch5.pdf puede resultar útil.

Un clásico -y según mi opinión, de valor incalculable - fuente es la obra de Claude Chevalley: "La teoría algebraica de Spinors y álgebras de Clifford", obras completas, v. 2, Springer, 1995. El clásico punto de vista (spinors generalizado espacios complejos sobre los que las matrices de Pauli y, más generalmente, álgebras de Clifford act) es más analizados. Algunas referencias útiles (a mi opinión) también se puede encontrar en:

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00502337/document

http://www.fuw.edu.pl/~amt/amt2.pdf

http://cds.cern.ch/record/340609/files/9712113.pdf

http://hitoshi.berkeley.edu/230A/clifford.pdf

Con respecto a la intuición de la cosa sobre spinors. Tal vez sería útil en este punto recordar que en la física Clásica la descripción se basa en un "rígido" de euclides $3d$ antecedentes es decir, espacios vectoriales y la geometría euclidiana, en la que el cálculo se realiza y produce la predicción cuantitativa (que se pondrán a prueba en contra de experimento). Por otro lado, cuando la mecánica cuántica y la "cuantificación" entra en juego (en casi todas las escuelas primarias de los sentidos de la palabra de cuantización), la descripción de los estados de un sistema que está basado en vectores que viven en el interior de espacios de Hilbert -a menudo de infinitas dimensiones - en la que álgebras de "observables". Las predicciones cuantitativas son ahora probabilístico y consisten en "espectros" de los autovalores de las características observables.

Al llegar a la descripción del problema de las rotaciones, la física clásica receta consiste en el uso de los ángulos de euler como parámetros decir, como una especie de $3d$ coordenadas llevando así a ortogonal y generalizada ortogonal Mentira grupos. En el quantum de la imagen, los "parámetros" son ahora especial vectores de cociente de los espacios de hilbert espacios, es decir, "spinors", en la que las rotaciones, que ahora son por ejemplo, los elementos de la Mentira grupos, álgebras de Lie, las matrices de Pauli, elementos de álgebras de Clifford etc, actuar.

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