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Condiciones sobre el operador de covarianza en las integrales de trayectoria gaussianas

En teoría de campos, uno se encuentra típicamente con integrales de la forma:

$$ \mathcal{Z}[J] = \int \mathcal{D}[\phi] \exp \left( - \frac{1}{2} \int d^Dx d^Dx' \ \phi(x)A(x,x')\phi(x')+ \int d^Dx \phi(x) J(x)\right). $$

Esto puede hacerse fácilmente discretizando el espacio y suponiendo que $A(x,x')$ es real y simétrica, por lo que es diagonalizable. Supongamos, sin embargo, que hay varios campos $\phi_a(x)$ y una integral de trayectoria de la forma

$$\mathcal{Z}[J] = \int \mathcal{D}[\phi] \exp \left( - \frac{1}{2}\int d^Dx d^Dx' \ \phi_i(x)A^{ij}(x,x')\phi_j(x')+ \int d^Dx \phi(x) J(x) \right).$$

¿Cuál es la condición en $A^{ij}(x,x')$ de forma que pueda escribir

$$\mathcal{Z}[J] \propto \exp \left( \frac{1}{2}\int d^Dx d^Dx' \ J_i(x)[A^{-1}]^{ij}(x,x')J_j(x') \right)?$$ Agradeceremos cualquier ayuda.

Mis ideas: Arreglar dos $x$ y $x'$ y exigiendo $A^{ij}(x,x')=A^{ji}(x,x')$ podríamos escribir $A(x,x') = O^T D(x,x') O$ diagonalizando el $3 \times 3$ matriz. A continuación, realizando la transformación $\tilde{\phi}_a = O_{ab} \phi_b$ se dividiría la integral en tres componentes independientes, uno por cada $\tilde{\phi}_a$ . Reetiquetado $\tilde{J} = O^T J$ , produce

$$\mathcal{Z}[J] \propto \exp \left( \frac{1}{2}\int d^Dx d^Dx' \ J(x)[A^{-1}]^{ij}(x,x')J_j(x') \right).$$

Sin embargo, ¿es suficiente si $A^{ij}(x,x')=A^{ji}(x',x)$ en lugar de $A^{ij}(x,x')=A^{ji}(x,x')$ ?

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Stefano Puntos 763
  1. Podemos suponer w.l.o.g. que el núcleo integral $$A(x,x^{\prime})_{ik}=A(x^{\prime},x)_{ki}\tag{1}$$ es simétrica (porque una parte antisimétrica no sería visible en la integral/sumación).

  2. Suponiendo que los campos $\phi^i\in\mathbb{R}$ son reales, para que Integral funcional gaussiana para ser formalmente convergente, el núcleo integral real $${\rm Re}A(x,x^{\prime})_{ik}\tag{2} $$ debería corresponder a un operador definido positivo (y, por tanto, invertible) $^1$ .

  3. Se puede demostrar que la condición (2) implica en principio que el núcleo integral complejo $A(x,x^{\prime})_{ik}$ corresponde a un operador invertible, por lo que la fórmula de Gauss está bien definida.

  4. Para la correspondiente dimensión finita Integral gaussiana Véase, por ejemplo este post relacionado de Math.SE.

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$^1$ Hay sutilezas con operadores no limitados dominios, extensiones autoadjuntas etc., que ignoramos en esta respuesta.

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