Кіріспе
Ли тобының тұтас және абельдік емес тобының алғашқы мысалы. Ли тобының бейнелеу теориясын зерткенде, SU(2) бейнелеуін зерттеу, жартылай қарапайым Ли тобының бейнелеуін зерттеу үшін негізгі болып табылады. Бұл тұтас топ және абельдік емес топ болатын Ли тобының алғашқы мысалы. Бірінші талап бейнелеу теориясының дискретті екенін көрсетеді: бейнелеулер негізгі, азайтылмайтын бейнелеулер жиынының тікелей қосындысы болып табылады (Питер-Вейл теоремасымен реттеледі). Екіншісі, 1-ден үлкен өлшемдерде азайтылмайтын бейнелеулер болады дегенді білдіреді. SU(2) – SO(3) тобының әмбебап жабу тобы, сондықтан оның бейнелеу теориясы, оған сюръективті гомоморфизм арқылы, соңғысын қамтиды. Бұл теориялық физикадағы релятивистік емес спинді сипаттау үшін SU(2) тобының маңыздылығын негіздейді; басқа физикалық және тарихи контекст үшін төмен қараңыз. Төменде көрсетілгендей, SU(2) тобының шекті өлшемді азайтылмайтын бейнелеулері теріс емес бүтін санмен индекстеледі және өлшемі болады. Физика әдебиетінде бейнелеулер санымен белгіленеді, мұнда – бүтін сан немесе жарты бүтін сан, ал өлшемі болады.
In the study of the representation theory of Lie groups, the study of representations of SU(2) is fundamental to the study of representations of semisimple Lie groups. It is the first case of a Lie group that is both a compact group and a non abelian group. The first condition implies the representation theory is discrete: representations are direct sums of a collection of basic irreducible representations (governed by the Peter–Weyl theorem). The second means that there will be irreducible representations in dimensions greater than 1. SU(2) is the universal covering group of SO(3), and so its representation theory includes that of the latter, by dint of a surjective homomorphism to it. This underlies the significance of SU(2) for the description of non relativistic spin in theoretical physics; see below for other physical and historical context. As shown below, the finite dimensional irreducible representations of SU(2) are indexed by a non negative integer and have dimension In the physics literature, the representations are labeled by the quantity , where is then either an integer or a half integer, and the dimension is .
Лай алгебрасының бейнелері
Топтың бейнелеулері SU(2) тобының Ли алгебрасының бейнелеулерін қарастыру арқылы табылады. SU(2) тобы жай байланысқан болғандықтан, оның Ли алгебрасының кез келген бейнелеуін топтың бейнелеуіне айналдыруға болады; біз төменде топ деңгейінде бейнелеулердің нақты құрастырылуын көрсетеміз.
Көптамаларға әрекет
SU(2) жай байланысқандықтан, жалпы нәтиже оның (кешенділенген) Ли алгебрасының кез келген бейнелеуі SU(2) өзінің бейнелеуін тудыратынын көрсетеді. Дегенмен, топ деңгейінде бейнелеулерді нақты іске асыру қажет. Топтық бейнелеулер екі кешенді айнымалыдағы көпмүшеліктер кеңістігінде іске асырылуы мүмкін. Яғни, әрбір теріс емес бүтін сан үшін , біз екі кешенді айнымалыдағы дәрежесі болатын гомогенді көпмүшеліктер кеңістігін белгілейміз. Онда кеңістігінің өлшемі болады. Әрбір кеңістігінде SU(2) үшін табиғи әрекет бар, берілген. Бұрынғы бөлімде сипатталғандай, сәйкес Ли алгебрасы бейнелеуі осылай болады. (Ли алгебрасының көпмүшеліктер кеңістігіндегі әрекетінің нақты формуласын мына жерде қараңыз.)
The associated Lie algebra representation is simply the one described in the previous section. (See here for an explicit formula for the action of the Lie algebra on the space of polynomials.)
SO3 түрлендірулеріне қатынасы
Ескеріңіз, егер *l* жұп болса, онда барлық салмақтар жұп, ал егер *l* тақ болса, онда барлық салмақтар тақ болады. Физикалық тұрғыдан алғанда, бұл айырмашылық маңызды: жұп салмақтарға ие бейнелеулер SO(3) айналу тобының қалыпты бейнелеулеріне сәйкес келеді. Керісінше, тақ салмақтарға ие бейнелеулер SO(3) екі мәнді (спиноральды) бейнелеулеріне сәйкес келеді, бұл проективті бейнелеулер деп те аталады. Физикалық конвенция бойынша, *l*-дың жұп болуы бүтін санға, ал *l*-дың тақ болуы жартылай бүтін санға сәйкес келеді. Бұл екі жағдай тиісінше бүтін спин және жартылай спин деп сипатталады. *l*-дың тақ және оң мәндеріне ие бейнелеулер SU(2)-нің адал бейнелеулері болып табылады, ал SU(2)-нің теріс емес және жұп *l*-ға ие бейнелеулері адал емес.
Басқа тәсіл
Борел-Вейл-Ботт теоремасының мысалына қараңыз.
Ең маңызды қайталанбайтын бейнелеулер және олардың қолданылулары
SU(2) бейнелемелері Эвклидтік 3 кеңістігінің айналу тобының қос жабындысы болғандықтан, релятивистік емес спинді сипаттайды. Релятивистік спин SL2(C) супертобының бейнелеу теориясымен сипатталады, ол SU(2) супертобын қамтиды және ұқсас түрде SO+(1;3) айналу тобының релятивистік нұсқасын қамтиды. SU(2) симметриясы изобарикалық спин және әлсіз изоспин түсініктерін де қолдайды, олар жиынтығында изоспин деп аталады. (яғни, физикалық конвенция бойынша) бейнелеу – 2-ші бейнелеу, SU(2) негізгі бейнелеуі. SU(2) элементі 2×2 кешенді матрица түрінде жазылғанда, ол жай ғана 2 бағанды векторларды көбейту болып табылады. Физикада ол спин ½ деп аталады, ал тарихи тұрғыдан кватерниондардың көбеюі (дәлірек айтқанда, бірлік кватернионмен көбейту) ретінде белгілі. Бұл бейнелеуді SO(3) айналу тобының екі мәнді проективті бейнелеуі ретінде де қарастыруға болады. (яғни, ) бейнелеуі – 3-ші бейнелеу, қосымша бейнелеу. Ол 3D айналымдарды сипаттайды, SO(3) стандартты бейнелеуі, сондықтан оны сипаттау үшін нақты сандар жеткілікті. Физиктер оны векторлық мезондар сияқты спин 1-ге ие массивті бөлшектерді сипаттау үшін пайдаланады, бірақ спин теориясы үшін оның маңызы одан да жоғары, себебі ол спин күйлерін физикалық 3 кеңістіктің геометриясына байланыстырады. Бұл бейнелеу Уильям Роуэн Гамильтон SU(2) элементтеріне «версорлар» деген терминді енгізген кезде 2-ші бейнелеумен бірдей пайда болды. Гамильтон стандартты топтық теория терминологиясын қолданбағанын ескеріңіз, өйткені оның жұмысы Ли топтарының дамуына дейін жасалған. (яғни, ) бейнелеуі бөлшектер физикасында Δ сияқты кейбір бариондар үшін қолданылады.