Representations de fock inéquivalentes
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Representations de fock inéquivalentes



  1. #1
    invite54165721

    Representations de fock inéquivalentes


    ------

    bonjour

    dans un espace de fock on consideres des suites de nombres 0 et 1 dans le cas bosonique.
    ainsi 0 1 1 0 1 0 etc va décrire un syseme de fermions avec 0 particule dans l'état 1, un dans l'état 2 un dans l'état 3 aucun dans
    l'état 4 etc.
    l'ensemble de ces listes n'est pas dénombrable il suffit pour s'en persuader d'associer dans l'exemple le nombre réél 0,011010....
    a cette liste. l'ensemble obtenu est l'intervalle réél [0 1[ qui n'est pas dénombrable
    un espace de fock donné va correspondre a un sous ensemble dénombrable de cet ensemble
    le plus courant (qui contient la liste 0 0 0 0 0 etc) est formé par les liste contenant un nombre fini de 1
    on peut faire de meme dans le cas bosonique

    les listes correspondent a des valeurs propres du nombre d'occupation N = a* a
    mais d'autres choix sont possibles pour d autres opérateurs a'

    je lis ceci dans un livre en anglais
    Two representations in different subsets are unitarily inequivalent to each other.
    If two different subsets can be used as base of representations for the operators;
    {a i , a i † } and {α i , α i † } in the set {|n 1 , n 2 , . . . , n i , . . . }, these two representations are
    unitarily inequivalent to each other, which means that a vector of one representation
    for the operators {a i , a i † } is not expressed by a superposition of base vectors of
    another representation for the operators {α i , α i † }. In quantum mechanics, we can
    express a vector of one representation by a superposition of base vectors of another
    representation, because all possible representations are unitary equivalent.This
    situation disappears in the case of quantum field theory.

    on ne fait pas ici référence a des applications unitaires linéaires qui commutent ou non avec les 2 representations.
    comment peur on ca se rattache a la définition habituelle?

    on retrouve le meme argument ches Blasone

    Eq. (1.26) then defines a non-unitary canonical transformation: by acting with U (θ) on the
    vacuum leads out of the original Hilbert space. Thus the spaces H[a] and H[α(θ)] are orthogonal.
    and the representations associated to H[a] and H[α(θ)] are said to be unitarily inequivalent.

    -----

  2. #2
    azizovsky

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    D'après ce que j'ai compris , le vide généré par la transformation est orthogonale même au vide |0>, càd la transformation unitaire (1,21) n'existe pas : car le vecteur n'exista pas dans le premier espace de Hilbert H(a) .

  3. #3
    azizovsky

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Le théorème de V. Neumann (page 227) : https://books.google.be/books?id=Lkf...ann%20n&f=true

    ne s'applique pas pour un système qui a une infinité de degrés de liberté.

    la transformation unitaire n'est pas une simple changement de base ...., car 0(theta) n'existe pas dans H(a).
    Dernière modification par azizovsky ; 09/10/2019 à 06h22.

  4. #4
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    je suis bien d'accord que le second vide n'appartient pas a H(a) mais quand on prend deux espaces de hilbert distincts
    avec un vide dans l'un et un vide dans l'autre on peut parler de representations équivalentes s il existe une représentation A de V vers V' tq u(g) A = A u'(g) pour tout g. on ne dit pas que c'est inpossible car le vide de V' n'est pas dans V
    quelque chose m'échappe.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    azizovsky

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    je suis bien d'accord que le second vide n'appartient pas a H(a) mais quand on prend deux espaces de hilbert distincts
    avec un vide dans l'un et un vide dans l'autre on peut parler de representations équivalentes s il existe une représentation A de V vers V' tq u(g) A = A u'(g) pour tout g. on ne dit pas que c'est inpossible car le vide de V' n'est pas dans V
    quelque chose m'échappe.
    Non, d'après le théorème d'unicité de V.Neumann, deux représentations sont équivalente si la transformation unitaire agit dans le même espace.(voir le lien d'avant)
    .

  7. #6
    azizovsky

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    en plus, la transformation unitaire U(theta) n’existe pas dans la limite N infini. Dans cette limite, les opérateurs ai(theta),a+i(theta) ne sont pas reliés par une transformation unitaire aux opérateurs ai, a+i . ( aujourd'hui, j'ai nagé dans la colle et la poussière, bon courage, je change de sujet pour l'instant , je retourne à ma courbure )

  8. #7
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    je relis la définition mathématique
    en math la définition inclus la possibilité de deux espaces de Hilbert et non d'un seul.
    matheux et physiciens parlent de deux choses différentes avec le meme vocabulaire?
    j'aimerais avoir l'avis de syborgg.

  9. #8
    0577

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Bonjour,

    il me semble que les complaintes d'alovesupreme sont justifiées. Le traitement des représentations inéquivalentes est souvent confus du fait d'une absence de précision.

    Je reprends depuis le début. Notons l'algèbre de Lie engendrée par les générateurs

    et 1 satisfaisant les relations



    Je suppose pour simplifier que l'ensemble K des indices k est dénombrable.

    Considérons l'espace vectoriel



    où la somme est sur les suites d'entiers positifs ou nuls



    indexés par K, avec sauf pour un nombre fini de k.

    On note |0> le vecteur defini par la suite nulle.

    On définit un produit hermitien en demandant que la base des vecteurs



    soit orthonormée. Soit H l'espace de Hilbert obtenu par complétion de cet espace vectoriel par rappport à ce produit hermitien.
    Concrètement, les éléments de H sont les séries de la forme



    et telles que la somme



    soit finie.

    Pour toute suite de nombres complexes indexés par K, on définit une représentation de l'algèbre de Lie
    sur l'espace de Hilbert H:



    est la suite obtenue à partir de en ajoutant 1 à ,

    et



    est la suite obtenue à partir de en retranchant 1 à .

    On vérifie facilement que ces formules définissent bien une représentation.

  10. #9
    0577

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    (suite)

    Théorème: les représentations et ne sont pas équivalentes si la somme

    n'est pas finie.

    Preuve: supposons que les représentations et soient équivalentes. Il existe donc une application linéaire

    commutant avec les actions de .
    Dans , on a
    .

    On en déduit que est un vecteur dans R(0) tel que



    pour tout l.

    Pour montrer que les représentations et ne sont pas équivalentes, il suffit donc de montrer qu'il n'existe
    pas de vecteur x dans R(0) tel que



    pour tout l.

    Soit



    un vecteur dans R(0) tel que



    pour tout l.

    On a



    En utilisant la relation



    on vérifie que



    implique une relation de récurrence entre les coefficients



    dont la solution est



    Autrement dit, si |x> existe, alors ses coefficients sont nécessairement donnés par cette formule.
    Mais ces coefficients définissent un élément dans l'espace de Hilbert H si et seulement si la somme



    est finie.
    Mais on a



    qui est finie si et seulement si la somme



    est finie. Si cette somme n'est pas finie, il n'existe pas de vecteur |x> dans R(0) avec les propriétés demandées et les représentations
    et ne sont pas équivalentes.

    Remarque: si la somme



    est finie, on peut montrer que les représentations
    et sont équivalentes.
    Dernière modification par 0577 ; 09/10/2019 à 19h39.

  11. #10
    0577

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Petite correction: l'argument montre qu'il n'existe pas de |x> non-nul (on pourrait avoir c_0=0 et donc |x>=0), et donc qu'il n'existe pas U morphisme de représentations non-nul. Bien sûr, cela implique qu'il n'y a pas d'équivalence puisqu'une équivalence est non-nulle...

  12. #11
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    merci
    je viens de rentrer, je me plonge dans tout ca.

  13. #12
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    belle facon de revisiter les translations bosoniques de Bogoliubov.
    j'aime bien l'écriture R(theta) ou theta est une liste de nombres complexes.
    j'avais bien lu le papier de Massimo Blasone sur ce sujet.
    ici on a l'avantage d'avoir une suite dénombrable de degrés de liberté alors que dans son papier il emploie des intégrales et des diracs.
    j'avais calé sur des choses comme

  14. #13
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    un des points qui me posait probleme c'est que les mathématiciens parlent de 2 espaces de Hilbert H1 et H2 et parlent de leur équivalence unitaire possible. ainsi il n'est pas question des le départ de parler du produit scalaire d'un vecteur de l'un avec un vecteur de l'autre.
    De leur coté dans le cas avec un nombre infini de degrés de libertés, les physiciens ne vont considérer qu'un seul espace de hilbert H et se demander si on peut y caser des representations unitairement équivalentes et dire que non si l'hypothese mene a une contradiction.

    en fait en partant du point de vue des mathématiciens si on a équivalence unitaire on a une bijection entre H1 et H2 qui respecte les produits
    scalaires. rien n'empeche alors de les identifier mentalement et de parler de deux representations sur un meme ensemble.
    voila, je pouvoir éviter la schizophrenie.

  15. #14
    syborgg

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    un des points qui me posait probleme c'est que les mathématiciens parlent de 2 espaces de Hilbert H1 et H2 et parlent de leur équivalence unitaire possible. ainsi il n'est pas question des le départ de parler du produit scalaire d'un vecteur de l'un avec un vecteur de l'autre.
    De leur coté dans le cas avec un nombre infini de degrés de libertés, les physiciens ne vont considérer qu'un seul espace de hilbert H et se demander si on peut y caser des representations unitairement équivalentes et dire que non si l'hypothese mene a une contradiction.

    en fait en partant du point de vue des mathématiciens si on a équivalence unitaire on a une bijection entre H1 et H2 qui respecte les produits
    scalaires. rien n'empeche alors de les identifier mentalement et de parler de deux representations sur un meme ensemble.
    voila, je pouvoir éviter la schizophrenie.
    Je ne comprends pas ce que tu en comprends pas... la definition de representations equivalentes est claire et tout a fait naturelle (elle inclut evidemment le cas ou H1 = H2). Quant a ce que disent les physiciens je ne le sais pas, donne moi un lien avec la description qu'en font les physiciens j'y verrai plus clair..
    Dernière modification par syborgg ; 11/10/2019 à 13h53.

  16. #15
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Tu me demandes un lien vers ce que disent les physiciens. Il te suffit pour cela de relire l'excellente réponse de 0577.
    tu peux y voir qu'on n'y parle que d'un seul espace de Hilbert et que dans le cas ou la somme des theta_k n'est pas finie l'existence d'un certain vecteur possédant certaines propriétés ménerait a une absurdité. c'est tout a fait cohérent.

    ce qui l'est moins c'est quand on se place dans un espace unique et que l'on dit si tel nombre de degrés de libertés tend vers l infini le produit scalaire des deux vides V et V(g) tend vers 0 et les deux vecteurs deviennent orthogonaux (le deuxieme n'existe
    pas alors dans H) de meme pour les etats excités créés a partir de V(infini) . on invoque cette orthogonalité pour dire qu'il y a inéquivalence.
    Je le repete 0577 ne tombe pas dans ce travers.

    il me semble que le papier de Blasone parle trop vite d'orthogonalité.
    Dernière modification par alovesupreme ; 11/10/2019 à 22h15.

  17. #16
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    une petire remarque sur les notations de 0577 sur la construction de la représentation associée a theta.
    dans la translation bosonique de Bogoliubov, l'opérateur d'annihilation devient
    et son adjoint devient
    ceci permet de voir que le commutateur =
    d'ou une nouvelle représentaion des ccr
    on a également = mais ceci est moins classique.

  18. #17
    azizovsky

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Est ce que tu as regarder les TBs ?, https://en.wikipedia.org/wiki/Bogoliubov_transformation

    Dans les années 1946-1950, I.M. Gel’fand et M.A. Naïmark d’une part et V.Bargmann de l’autre déclarèrent que les
    représentations des groupes semi-simples étaient très intéressantes, et qu’il y avait des choses à y
    faire. Voici une liste de quelques personnes qui dans les années 1950-1965 en Union Soviétique
    s’occupèrent des groupes semisimples et de leurs représentations, pour une raison ou une autre
    (pas nécessairement sous l’influence de Gel’fand et Na¨ımark), à un âge ou un autre, avec une
    intensité ou une autre : F.A. Berezin, I.Ia.Vilenkin, E.B. Vinberg, S.G. Gindikin, M.I. Graev,
    E.B. Dynkin, D.P. Zhelobenko, R.S. Ismagilov, F.I. Karpelevich, A.A. Kirillov, A.Ou Klimyk,
    M.G. Krein, R.A. Minlos, V.F. Molchanov, M.N. Olevskii, M.A. Ol’shanetskii, A.L. Onichtchik,
    A.M. Perelomov, I.I. Piatetskii-Shapiro, P.K. Rashevskii, S.V. Fomin, M.L. Zetlin. Il faut dire
    que cette liste est imposante.
    https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00478476/document

  19. #18
    azizovsky

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Il faut pas oublié :
    En qualité de phénomène de la nature isolé apparut la figure énigmatique d’Harish-Chandra, plutôt tank isolé que loup solitaire

  20. #19
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    j'ai failli ne pas lire ce papier de Neretin et Roger en pensant que c'était de l'histoire des sciences uniquement.
    j'aurais bien eu tort. je l'archive.

  21. #20
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Citation Envoyé par 0577 Voir le message


    Pour toute suite de nombres complexes indexés par K, on définit une représentation de l'algèbre de Lie
    sur l'espace de Hilbert H:



    est la suite obtenue à partir de en ajoutant 1 à ,

    et



    est la suite obtenue à partir de en retranchant 1 à .

    On vérifie facilement que ces formules définissent bien une représentation.
    pour le cas ou 0577 serait dans les parages....
    si on prend comme opérateur d'annihilation a + theta, son adjoint est a^dagger + theta*
    mais ce n'est pas ton choix. comment justifier ta notation d'adjoint pour l'opérateur de création par rapport a l'autre?
    Dernière modification par alovesupreme ; 03/11/2019 à 17h49.

  22. #21
    0577

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    Bonjour,

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    si on prend comme opérateur d'annihilation a + theta, son adjoint est a^dagger + theta*
    mais ce n'est pas ton choix. comment justifier ta notation d'adjoint pour l'opérateur de création par rapport a l'autre?
    Dans mon choix, j'interprète a at a^\dagger comme des opérateurs indépendants, a^\dagger est juste une notation et ne désigne pas l'adjoint. Mais mon choix n'avait rien de particulier, le choix avec a+\theta et a^\dagger+\theta^* est en effet meilleur au sens ou a^\dagger est vraiment l'adjoint.

    Si j'écris la définition d'une algèbre de Lie abstraite [a,a^\dagger]=1, il n'y a pas d'opération d'adjoint sur une algèbre de Lie abstraite et on peut penser à a et a^\dagger comme des variables indépendantes. Mais lorsqu'on considère des représentations de cette algèbre de Lie sur un espace de Hilbert, alors on peut se restreindre aux représentations telles que a et a^\dagger soient adjoints. De telles représentations sont dites unitaires. Mon choix initial n'était pas une représentation unitaire et il faut en effet le corriger si l'on veut une représentation unitaire.

  23. #22
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    il était bien visible que c'était un choix qui d'ailleurs ne génait pas pour la suite ou les relations de récursions dans R(0)
    utilisent exclusivement les a et a^ dagger (sans les theta)
    Pourrais tu m'indiquer si tu as trouvé les relations de récursions dans un livre et me donner la référence au cas ou.
    c'est tres intéressant.

  24. #23
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    A une suite dénombrable de nombres complexes on a vu avec 0577 qu'on pouvait lui faire correspondre
    une représentation des relations de commutations canoniques (ccr).
    Quand tous les sont nuls la représentation associée est la représentation de Fock habituelle.
    si la somme des converge alors (et alors seulement) la représentation associée est unitairement équivalente
    a la représentation de Fock. je vais noter son opérateur annihilation.
    On peut se poser la question suivante:
    Prenons deux représentations et non équivalentes a celle de Fock.
    (c'est le cas avec les suites de 1 et les suites de 2)

    je me propose de voir si elles sont équivalentes ssi converge.
    Pour cela je vais reprendre pour le couple de repésentations des ccr et
    exactement la meme méthode que pour le couple et

    Notons le vecteut annulé par tous les .
    On a
    si et sont équivalents il existe une application unitaire U vers
    envoyant vers un vecteut tel que pour tout indice

    soit
    et on retrouve la démonstration faite pour R(0) et R(theta) au début et pour laquelle on a la fotmule donnant le vecteur x>
    on a la condition nécessaire la condition suffisante restant a faire.

    on voit donc que l'ensemble non dénombrable des listes d'entiers peut etre découpé en classes d'équivalences et ce de facon dénombrables

  25. #24
    invite54165721

    Re : Representations de fock inéquivalentes

    On pourrait penser que tout ca c'est un divertissement pour matheux....
    Mais la physique fourmille d'exemples ou ce probleme de convergence de cette série se pose
    en tout premier lieu en théorie quantique des champs ou le nombre de degrés de libertés est non seulement infini mais non
    dénombrable.
    avec la renormalisation ou on soustrait des nombres infinis de chaque coté d'une égalité pour pouvoir faire des calculs ayant un
    sens physique on est en plein theta - théta' !
    choisir une des classes d'équivalence c'est choisir UN vide quantique et la on est en plein effet Unruh.
    et la on obtient un observateur dans un bain thermique.
    avec l'observateur tombabt dans un trou noir pas de bain thermique alors que l'observateur que se tient immobile pres de la surface est dans une fournaise.
    et en thermo on retrouve les memes probleme avec les transitions de phases et ses différents domaines (qui peuvent etre de taille infinie dans certaines directions, domaines ou dans les quels les spins sont alignés dans une meme direction (mais une direction par classe d'équivalence)

    Si vous avez le niveau math sup ou spé, vous avez les outils (la convergence de séries) pour aller plus loin que la MQ et son nombre fini de degrés de libertés.

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