En matemáticas, un álgebra de operadores de vértice ( VOA ) es una estructura algebraica que desempeña un papel importante en la teoría de campos conformes bidimensionales y la teoría de cuerdas . Además de sus aplicaciones físicas, las álgebras de operadores de vértice han demostrado ser útiles en contextos puramente matemáticos, como el aguardiente monstruoso y la correspondencia geométrica de Langlands .
El concepto relacionado de álgebra de vértices fue introducido por Richard Borcherds en 1986, motivado por la construcción de un álgebra de Lie de dimensión infinita realizada por Igor Frenkel . En dicha construcción, se emplea un espacio de Fock que admite una acción de operadores de vértice asociados a elementos de una red . Borcherds formuló el concepto de álgebra de vértices axiomatizando las relaciones entre los operadores de vértice de la red, lo que dio como resultado una estructura algebraica que permite construir nuevas álgebras de Lie siguiendo el método de Frenkel.
La noción de álgebra de operadores de vértice fue introducida como una modificación de la noción de álgebra de vértice por Frenkel, James Lepowsky y Arne Meurman en 1988, como parte de su proyecto para construir el módulo moonshine . Observaron que muchas álgebras de vértice que aparecen "en la naturaleza" poseen una acción del álgebra de Virasoro y satisfacen una propiedad de acotación inferior con respecto a un operador de energía . Motivados por esta observación, añadieron la acción de Virasoro y la propiedad de acotación inferior como axiomas.
Ahora contamos con una justificación a posteriori para estas nociones proveniente de la física, junto con varias interpretaciones de los axiomas que inicialmente se desconocían. Físicamente, los operadores de vértice que surgen de las inserciones de campos holomorfos en puntos de la teoría de campos conformes bidimensional admiten expansiones de producto de operadores cuando las inserciones colisionan, y estas satisfacen precisamente las relaciones especificadas en la definición de álgebra de operadores de vértice. De hecho, los axiomas de un álgebra de operadores de vértice son una interpretación algebraica formal de lo que los físicos denominan álgebras quirales (que no deben confundirse con la noción más precisa del mismo nombre en matemáticas) o "álgebras de simetrías quirales", donde estas simetrías describen las identidades de Ward que satisface una teoría de campos conformes dada , incluyendo la invariancia conforme. Otras formulaciones de los axiomas del álgebra de vértices incluyen el trabajo posterior de Borcherds sobre anillos conmutativos singulares , álgebras sobre ciertas operadas en curvas introducidas por Huang, Kriz y otros, objetos teóricos de D-módulos llamados álgebras quirales introducidos por Alexander Beilinson y Vladimir Drinfeld y álgebras de factorización , también introducidas por Beilinson y Drinfeld.
Ejemplos básicos importantes de álgebras de operadores de vértice incluyen las VOA reticulares (que modelan teorías de campos conformes reticulares), las VOA dadas por representaciones de álgebras de Kac-Moody afines (del modelo WZW ), las VOA de Virasoro, que son VOA correspondientes a representaciones del álgebra de Virasoro , y el módulo moonshine V ♮ , que se distingue por su simetría monstruosa . Ejemplos más sofisticados, como las W-álgebras afines y el complejo de de Rham quiral en una variedad compleja, surgen en la teoría de la representación geométrica y la física matemática .
Definición formal
Álgebra de vértices
Un álgebra de vértices es una colección de datos que satisfacen ciertos axiomas.
Datos
- un espacio vectorial, llamado el espacio de estados. El campo subyacente se suele tomar como los números complejos , aunque la formulación original de Borcherds permitía un anillo conmutativo arbitrario .
- un elemento de identidad, a veces escritoopara indicar un estado de vacío.
- un endomorfismo, llamada "traducción". (La formulación original de Borcherds incluía un sistema de poderes divididos de(porque no asumió que el anillo de tierra fuera divisible).
- un mapa de multiplicación lineal, dóndees el espacio de todas las series de Laurent formales con coeficientes enEsta estructura tiene algunas presentaciones alternativas:
- como una colección infinita de productos bilinealesdóndey, de modo que para cada, hay unde tal manera quepara.
- como un mapa de multiplicación por la izquierda. Este es el mapa 'estado-campo' de la llamada correspondencia estado-campo. Para cada, la distribución formal con valores de endomorfismose denomina operador de vértice o campo, y el coeficiente dees el operadorEn el contexto de las álgebras de vértices, un cuerpo es más precisamente un elemento de, que se puede escribirde tal manera que para cualquierpara suficientemente pequeño(que puede depender de). La notación estándar para la multiplicación es
Axiomas
Estos datos son necesarios para satisfacer los siguientes axiomas:
- Identidad. Para cualquiery. [ a ]
- Traducción.y para cualquier,
- Localidad (identidad jacobi o identidad borcherds). Para cualquierExiste un entero positivo N tal que:
Formulaciones equivalentes del axioma de localidad
El axioma de localidad tiene varias formulaciones equivalentes en la literatura, por ejemplo, Frenkel-Lepowsky-Meurman introdujeron la identidad de Jacobi:,
donde definimos la serie delta formal de la siguiente manera:
Borcherds [ 1 ] inicialmente utilizó las siguientes dos identidades: para cualquiery números enterostenemos
y
- .
Más tarde dio una versión más extensa que es equivalente pero más fácil de usar: para cualquiery números enterostenemos
Esta identidad es la misma que la identidad de Jacobi al expandir ambos lados en todas las variables formales. Finalmente, existe una versión de la localidad en forma de función formal: Para cualquier, hay un elemento
de tal manera queyson las expansiones correspondientes deeny.
álgebra de operadores de vértice
Un álgebra de operadores de vértice es un álgebra de vértice equipada con un elemento conforme., de tal manera que el operador de vérticees el peso dos campo Virasoro:
y satisface las siguientes propiedades:
- , dóndees una constante llamada carga central o rango de. En particular, los coeficientes de este operador de vértice dotan decon una acción del álgebra de Virasoro con carga central.
- actúa de forma semisimple encon valores propios enteros que están acotados inferiormente.
- Bajo la clasificación proporcionada por los valores propios de, la multiplicación enes homogéneo en el sentido de que siyson homogéneos, entonceses homogéneo de grado.
- La identidadtiene grado 0 y el elemento conformetiene grado 2.
- .
Un homomorfismo de álgebras de vértices es una aplicación de los espacios vectoriales subyacentes que respeta la estructura adicional de identidad, traslación y multiplicación. Los homomorfismos de álgebras de operadores de vértices tienen formas "débiles" y "fuertes", según respeten o no los vectores conformes.
Álgebras de vértices conmutativas
Un álgebra de vérticeses conmutativa si todos los operadores de vérticese desplazan entre sí. Esto es equivalente a la propiedad de que todos los productosquedarse en cama, o quePor lo tanto, una definición alternativa para un álgebra de vértices conmutativa es aquella en la que todos los operadores de vérticesson regulares en. [ 2 ]
Dada una álgebra de vértices conmutativa, los términos constantes de la multiplicación dotan al espacio vectorial de una estructura de anillo conmutativa y asociativa, el vector vacío.es una unidad yes una derivación. Por lo tanto, el álgebra de vértices conmutativa equipacon la estructura de un álgebra unitaria conmutativa con derivación. Recíprocamente, cualquier anillo conmutativocon derivacióntiene una estructura de álgebra de vértices canónica, donde establecemos, de modo querestringe a un mapaque es el mapa de multiplicaciónconel producto algebraico. Si la derivacióndesaparece, podemos establecerpara obtener un álgebra de operadores de vértice concentrada en grado cero.
Cualquier álgebra de vértices de dimensión finita es conmutativa.
Por lo tanto, incluso los ejemplos más pequeños de álgebras de vértices no conmutativas requieren una introducción significativa.
Propiedades básicas
El operador de traducciónEn un álgebra de vértices, induce simetrías infinitesimales en la estructura del producto y satisface las siguientes propiedades:
- , entoncesestá determinado por.
- (simetría antisimétrica)
Para un álgebra de operadores de vértice, los demás operadores de Virasoro satisfacen propiedades similares:
- (cuasiconformidad)a pesar de.
- (Asociatividad o propiedad de primo): Para cualquier, el elemento
dado en la definición también se expande aen.
La propiedad asociativa de un álgebra de vértices se deduce del hecho de que el conmutador deyes aniquilado por un poder finito de, es decir, se puede expandir como una combinación lineal finita de derivadas de la función delta formal en, con coeficientes en.
Reconstrucción: DejeSea un álgebra de vértices y seasea un conjunto de vectores, con campos correspondientes. Siestá generado por monomios en los coeficientes de peso positivos de los campos (es decir, productos finitos de operadores).aplicado a, dóndees negativo), entonces podemos escribir el producto de operadores de dicho monomio como un producto ordenado normalmente de derivadas de potencia divididas de campos (aquí, el orden normal significa que los términos polares de la izquierda se mueven a la derecha). Específicamente,
De manera más general, si se da un espacio vectorialcon un endomorfismoy vectory se asigna a un conjunto de vectoresun conjunto de camposque son mutuamente locales, cuyos coeficientes de peso positivos generany que satisfacen las condiciones de identidad y traslación, entonces la fórmula anterior describe una estructura de álgebra de vértices.
Expansión de productos del operador
En la teoría del álgebra de vértices, debido a la asociatividad, podemos abusar de la notación para escribir, para Esta es la expansión del producto del operador . De forma equivalente, Dado que la parte ordenada normalmente es regular eny, esto se puede escribir de forma más acorde con las convenciones físicas como donde la relación de equivalenciadenota equivalencia salvo términos regulares.
OPE de uso común
Aquí se registran algunos OPE que se encuentran frecuentemente en la teoría de campos conformes. [ 3 ]
Ejemplos de álgebras de Lie
Los ejemplos básicos provienen de álgebras de Lie de dimensión infinita.
álgebra de operadores de vértice de Heisenberg
Un ejemplo básico de álgebra de vértices no conmutativa es el bosón libre de rango 1, también llamado álgebra de operadores de vértice de Heisenberg. Se "genera" mediante un único vector b , en el sentido de que al aplicar los coeficientes del campo b ( z ) := Y ( b , z ) al vector 1 , obtenemos un conjunto generador. El espacio vectorial subyacente es el anillo de polinomios de infinitas variables.donde para positivo,actúa obviamente por multiplicación, yactúa como. La acción de b 0 es la multiplicación por cero, produciendo la representación de Fock de "momento cero" V 0 del álgebra de Lie de Heisenberg (generada por b n para enteros n , con relaciones de conmutación [ b n , b m ]= n δ n,–m ), inducida por la representación trivial de la subálgebra abarcada por b n , n ≥ 0.
El espacio de Fock V 0 puede convertirse en un álgebra de vértices mediante la siguiente definición del mapa operador de estado sobre una basecon cada,
dónde :{\mathcal {O}}:} denota el ordenamiento normal de un operadorLos operadores de vértice también pueden escribirse como un funcional de una función multivariable f de la siguiente manera:
si entendemos que cada término en la expansión de f está ordenado normalmente.
El bosón libre de rango n se obtiene tomando un producto tensorial n -ésimo del bosón libre de rango 1. Para cualquier vector b en un espacio n -dimensional, se tiene un campo b ( z ) cuyos coeficientes son elementos del álgebra de Heisenberg de rango n , cuyas relaciones de conmutación tienen un término de producto interno adicional: [ b n , c m ]= n (b,c) δ n,–m .
El álgebra de operadores de vértice de Heisenberg tiene una familia uniparamétrica de vectores conformes con parámetrovectores conformesdado por
con cargo central. [ 4 ]
Cuando, existe la siguiente fórmula para el carácter Virasoro :
Esta es la función generadora para particiones , y también se escribe como q 1/24 veces el peso −1/2 forma modular 1/η (el recíproco de la función eta de Dedekind ). El bosón libre de rango n tiene entonces una familia de n parámetros de vectores de Virasoro, y cuando esos parámetros son cero, el carácter es q n /24 veces el peso − n /2 forma modular η − n .
Álgebra del operador de vértice de Virasoro
Las álgebras de operadores de vértice de Virasoro son importantes por dos razones: Primero, el elemento conforme en un álgebra de operadores de vértice induce canónicamente un homomorfismo a partir de un álgebra de operadores de vértice de Virasoro, por lo que desempeñan un papel universal en la teoría. Segundo, están íntimamente conectadas con la teoría de representaciones unitarias del álgebra de Virasoro, y estas desempeñan un papel fundamental en la teoría de campos conformes . En particular, los modelos mínimos unitarios de Virasoro son cocientes simples de estas álgebras de vértice, y sus productos tensoriales proporcionan una forma de construir combinatoriamente álgebras de operadores de vértice más complejas.
El álgebra de operadores de vértice de Virasoro se define como una representación inducida del álgebra de Virasoro : si elegimos una carga central c , existe un módulo unidimensional único para la subálgebra C [z]∂ z + K para la cual K actúa por c Id, y C [z]∂ z actúa trivialmente, y el módulo inducido correspondiente está generado por polinomios en L –n = –z −n–1 ∂ z cuando n varía sobre enteros mayores que 1. El módulo entonces tiene función de partición
- .
Este espacio tiene una estructura de álgebra de operadores de vértice, donde los operadores de vértice se definen por:
yEl hecho de que el campo de Virasoro L(z) sea local respecto a sí mismo se puede deducir de la fórmula de su autoconmutador:
donde c es la carga central .
Dado un homomorfismo de álgebra de vértices de un álgebra de vértices de Virasoro con carga central c a cualquier otra álgebra de vértices, el operador de vértice asociado a la imagen de ω satisface automáticamente las relaciones de Virasoro; es decir, la imagen de ω es un vector conforme. Recíprocamente, cualquier vector conforme en un álgebra de vértices induce un homomorfismo de álgebra de vértices distinguido a partir de algún álgebra de operadores de vértice de Virasoro.
Las álgebras de operadores de vértice de Virasoro son simples, excepto cuando c tiene la forma 1–6( p – q ) 2 / pq para enteros coprimos p , q estrictamente mayores que 1 – esto se deduce de la fórmula del determinante de Kac. En estos casos excepcionales, se tiene un único ideal maximal, y el cociente correspondiente se llama modelo mínimo. Cuando p = q +1, las álgebras de vértice son representaciones unitarias de Virasoro, y sus módulos se conocen como representaciones de series discretas. Juegan un papel importante en la teoría de campos conformes en parte porque son inusualmente manejables, y para p pequeño , corresponden a sistemas de mecánica estadística bien conocidos en criticidad, por ejemplo, el modelo de Ising , el modelo de Ising tricrítico , el modelo de Potts de tres estados , etc. Gracias al trabajo de Weiqang Wang [ 5 ] sobre reglas de fusión , tenemos una descripción completa de las categorías tensoriales de modelos mínimos unitarios. Por ejemplo, cuando c = 1/2 (Ising), hay tres módulos irreducibles con peso L 0 más bajo 0, 1/2 y 1/16, y su anillo de fusión es Z [ x , y ]/( x 2 –1, y 2 – x –1, xy – y ).
álgebra de vértices afines
Al reemplazar el álgebra de Lie de Heisenberg por un álgebra de Lie de Kac-Moody afín no retorcida (es decir, la extensión central universal del álgebra de bucles sobre un álgebra de Lie simple de dimensión finita ), se puede construir la representación del vacío de forma muy similar a como se construye el álgebra de vértices de bosones libres. Esta álgebra surge como el álgebra de corrientes del modelo de Wess-Zumino-Witten , que produce la anomalía que se interpreta como la extensión central.
Concretamente, retrayendo la extensión central
junto con la inclusiónproduce una extensión dividida, y el módulo de vacío se induce a partir de la representación unidimensional de esta última sobre la cual un elemento base central actúa mediante alguna constante elegida llamada "nivel". Dado que los elementos centrales pueden identificarse con productos internos invariantes en el álgebra de Lie de tipo finitoNormalmente, se normaliza el nivel de modo que la forma de Killing tenga un nivel que sea el doble del número de Coxeter dual . De forma equivalente, el nivel uno da el producto interno para el cual la raíz más larga tiene norma 2. Esto coincide con la convención del álgebra de bucles , donde los niveles se discretizan mediante la tercera cohomología de grupos de Lie compactos simplemente conexos .
Al elegir una base J a del álgebra de Lie de tipo finito, se puede formar una base del álgebra de Lie afín usando J a n = J a t n junto con un elemento central K . Mediante reconstrucción, podemos describir los operadores de vértice mediante productos ordenados normales de derivadas de los campos
Cuando el nivel no es crítico, es decir, el producto interno no es menos la mitad de la forma de Killing, la representación del vacío tiene un elemento conforme, dado por la construcción de Sugawara . [ b ] Para cualquier elección de bases duales J a , J a con respecto al producto interno de nivel 1, el elemento conforme es
y produce un álgebra de operadores de vértice cuya carga central es. En el nivel crítico, la estructura conforme se destruye, ya que el denominador es cero, pero se pueden producir operadores L n para n ≥ –1 tomando un límite cuando k se acerca a la criticidad.
Módulos
Al igual que los anillos ordinarios, las álgebras de vértices admiten la noción de módulo o representación. Los módulos desempeñan un papel importante en la teoría de campos conformes, donde a menudo se les denomina sectores. Una suposición estándar en la literatura de física es que el espacio de Hilbert completo de una teoría de campos conformes se descompone en una suma de productos tensoriales de sectores que se mueven hacia la izquierda y hacia la derecha:
Es decir, una teoría de campos conformes tiene un álgebra de operadores de vértice de simetrías quirales que se mueven hacia la izquierda, un álgebra de operadores de vértice de simetrías quirales que se mueven hacia la derecha, y los sectores que se mueven en una dirección dada son módulos para el álgebra de operadores de vértice correspondiente.
Definición
Dada una álgebra de vértices V con multiplicación Y , un V -módulo es un espacio vectorial M equipado con una acción Y M : V ⊗ M → M (( z )), que satisface las siguientes condiciones:
- (Identidad) Y M (1,z) = Id M
- (Asociatividad o identidad de Jacobi) Para cualesquiera u , v ∈ V , w ∈ M , existe un elemento
de tal manera que Y M ( u , z ) Y M ( v , x ) w y Y M ( Y ( u , z – x ) v , x ) w son las expansiones correspondientes deen M (( z ))(( x )) y M (( x ))(( z – x )). De forma equivalente, se cumple la siguiente " identidad de Jacobi ":
Los módulos de un álgebra de vértices forman una categoría abeliana . Cuando se trabaja con álgebras de operadores de vértices, a la definición anterior a veces se le da el nombre de débil.-módulo , y los V -módulos genuinos deben respetar la estructura conforme dada por el vector conforme.. Más precisamente, se les exige que satisfagan la condición adicional de que L 0 actúa semisimplemente con autoespacios y autovalores de dimensión finita acotados inferiormente en cada clase lateral de Z . El trabajo de Huang, Lepowsky, Miyamoto y Zhang ha demostrado en varios niveles de generalidad que los módulos de un álgebra de operadores de vértice admiten una operación de producto tensorial de fusión y forman una categoría tensorial trenzada .
Cuando la categoría de V -módulos es semisimple con un número finito de objetos irreducibles, el álgebra de operadores de vértice V se denomina racional. Se sabe que las álgebras de operadores de vértice racionales que satisfacen una hipótesis de finitud adicional (conocida como la condición de cofinitud C2 de Zhu ) se comportan particularmente bien y se denominan regulares . Por ejemplo, el teorema de invariancia modular de Zhu de 1996 afirma que los caracteres de los módulos de un VOA regular forman una representación vectorial de. En particular, si un VOA es holomorfo , es decir, su categoría de representación es equivalente a la de los espacios vectoriales, entonces su función de partición es-invariante salvo una constante. Huang demostró que la categoría de módulos de un VOA regular es una categoría tensorial modular y sus reglas de fusión satisfacen la fórmula de Verlinde .
módulos del álgebra de Heisenberg
Los módulos del álgebra de Heisenberg pueden construirse como espacios de Fock.paraque son representaciones inducidas del álgebra de Lie de Heisenberg , dadas por un vector de vacíosatisfactoriopara,y siendo libremente influenciados por los modos negativos.paraEl espacio se puede escribir como. Todo irreductible,-El módulo de álgebra de Heisenberg graduado con gradación acotada inferiormente tiene esta forma.
Estos se utilizan para construir álgebras de vértices reticulares, que como espacios vectoriales son sumas directas de módulos de Heisenberg, cuando la imagen dese extiende adecuadamente a los elementos del módulo.
La categoría de módulos no es semisimple, ya que se puede inducir una representación del álgebra de Lie abeliana donde b 0 actúa mediante un bloque de Jordan no trivial . Para el bosón libre de rango n , se tiene un módulo irreducible V λ para cada vector λ en el espacio complejo n -dimensional. Cada vector b ∈ C n produce el operador b 0 , y el espacio de Fock V λ se distingue por la propiedad de que cada uno de estos b 0 actúa como una multiplicación escalar por el producto interno ( b , λ).
Módulos retorcidos
A diferencia de los anillos ordinarios, las álgebras de vértices admiten una noción de módulo retorcido asociado a un automorfismo. Para un automorfismo σ de orden N , la acción tiene la forma V ⊗ M → M (( z 1/N )), con la siguiente condición de monodromía : si u ∈ V satisface σ u = exp(2π ik / N ) u , entonces u n = 0 a menos que n satisfaga n + k / N ∈ Z (existe cierta discrepancia sobre los signos entre los especialistas). Geométricamente, los módulos retorcidos pueden asociarse a puntos de ramificación en una curva algebraica con una cubierta de Galois ramificada . En la literatura de la teoría de campos conformes, los módulos retorcidos se denominan sectores retorcidos y están íntimamente conectados con la teoría de cuerdas en orbifolds .
Ejemplos adicionales
Álgebra de operadores de vértice definida por una red par
La construcción del álgebra de vértices reticular fue la motivación original para definir las álgebras de vértices. Se construye tomando una suma de módulos irreducibles para el álgebra de Heisenberg correspondiente a los vectores reticulares, y definiendo una operación de multiplicación especificando operadores de entrelazamiento entre ellos. Es decir, si Λ es un retículo par (si el retículo no es par, la estructura obtenida es en cambio una superálgebra de vértices), el álgebra de vértices reticular V Λ se descompone en módulos bosónicos libres como:
Las álgebras de vértices reticulares se adjuntan canónicamente a recubrimientos dobles de retículos enteros pares , en lugar de a los retículos mismos. Si bien cada uno de estos retículos tiene un álgebra de vértices reticular única salvo isomorfismo, la construcción del álgebra de vértices no es funtorial, porque los automorfismos reticulares tienen una ambigüedad en el levantamiento. [ 1 ]
Las cubiertas dobles en cuestión están determinadas de forma única salvo isomorfismo por la siguiente regla: los elementos tienen la forma ±e α para vectores reticulares α ∈ Λ (es decir, hay una aplicación a Λ que envía e α a α que olvida los signos), y la multiplicación satisface las relaciones e α e β = (–1) (α,β) e β e α . Otra forma de describir esto es que dada una red uniforme Λ , existe un cociclo normalizado único (hasta el colímite) ε ( α , β ) con valores ±1 tales que (−1) ( α , β ) = ε ( α , β ) ε ( β , α ) , donde la condición de normalización es que ε(α, 0) = ε(0, α) = 1 para todo α ∈ Λ . Este cociclo induce una extensión central de Λ por un grupo de orden 2, y obtenemos un anillo de grupo retorcido C ε [Λ] con base e α ( α ∈ Λ) , y regla de multiplicación e α e β = ε ( α , β ) e α + β – la condición del cociclo en ε asegura la asociatividad del anillo. [ 6 ]
El operador de vértice asociado al vector de menor peso v λ en el espacio de Fock V λ es
donde z λ es una notación abreviada para la aplicación lineal que transforma cualquier elemento del espacio α-Fock V α en el monomio z ( λ , α ) . Los operadores de vértice para otros elementos del espacio Fock se determinan entonces mediante reconstrucción.
Como en el caso del bosón libre, se tiene la opción de elegir un vector conforme, dado por un elemento s del espacio vectorial Λ ⊗ C , pero la condición de que los espacios de Fock adicionales tengan autovalores enteros L 0 restringe la elección de s : para una base ortonormal x i , el vector 1/2 x i,1 2 + s 2 debe satisfacer ( s , λ ) ∈ Z para todo λ ∈ Λ, es decir, s se encuentra en la red dual.
Si la red par Λ se genera mediante sus "vectores raíz" (aquellos que satisfacen (α, α)=2), y dos vectores raíz cualesquiera se unen mediante una cadena de vectores raíz con productos internos consecutivos distintos de cero, entonces el álgebra de operadores de vértice es el único cociente simple del módulo de vacío del álgebra afín de Kac-Moody del álgebra de Lie simple simplemente enlazada correspondiente en el nivel uno. Esto se conoce como la construcción de Frenkel-Kac (o Frenkel - Kac - Segal ), y se basa en la construcción previa de Sergio Fubini y Gabriele Veneziano del operador de vértice taquiónico en el modelo de resonancia dual . Entre otras características, los modos cero de los operadores de vértice correspondientes a los vectores raíz proporcionan una construcción del álgebra de Lie simple subyacente, relacionada con una presentación originalmente debida a Jacques Tits . En particular, se obtiene una construcción de todos los grupos de Lie de tipo ADE directamente a partir de sus redes raíz. Y esta se considera comúnmente la forma más sencilla de construir el grupo de 248 dimensiones E 8 . [ 6 ] [ 7 ]
Álgebra de vértices monstruosa
El álgebra de vértices monstruosa(también llamado el "módulo moonshine") es la clave de la prueba de Borcherds de las conjeturas del moonshine monstruoso . Fue construido por Frenkel, Lepowsky y Meurman en 1988. Es notable porque su carácter es el j-invariante sin término constante,y su grupo de automorfismos es el grupo monstruo . Se construye mediante el orbifolding del álgebra de vértices reticulares construida a partir del retículo de Leech por el automorfismo de orden 2 inducido al reflejar el retículo de Leech en el origen. Es decir, se forma la suma directa del VOA del retículo de Leech con el módulo retorcido y se toman los puntos fijos bajo una involución inducida. Frenkel, Lepowsky y Meurman conjeturaron en 1988 quees el único álgebra de operador de vértice holomorfa con carga central 24 y función de particiónEsta conjetura aún está abierta.
Complejo quiral de Rham
Malikov, Schechtman y Vaintrob demostraron que, mediante un método de localización, se puede adjuntar canónicamente un sistema bcβγ (supercampo bosón-fermión) a una variedad compleja lisa. Este complejo de haces tiene un diferencial distinguido, y la cohomología global es una superálgebra de vértices. Ben-Zvi, Heluani y Szczesny demostraron que una métrica riemanniana en la variedad induce una estructura superconforme N = 1, que se promueve a una estructura N = 2 si la métrica es Kähler y Ricci-plana , y una estructura hiperkähler induce una estructura N = 4. Borisov y Libgober demostraron que se puede obtener el género elíptico de dos variables de una variedad compleja compacta a partir de la cohomología del complejo de De Rham quiral. Si la variedad es Calabi-Yau , entonces este género es una forma de Jacobi débil . [ 8 ]
Álgebra de vértices asociada a un defecto superficial
Un álgebra de vértices puede surgir como un subsector de la teoría cuántica de campos de dimensiones superiores que se localiza en una subvariedad de dos dimensiones reales del espacio en el que se define la teoría de dimensiones superiores. Un ejemplo prototípico es la construcción de Beem, Leemos, Liendo, Peelaers, Rastelli y van Rees que asocia un álgebra de vértices a cualquier teoría de campos superconforme 4d N =2 . [ 9 ] Esta álgebra de vértices tiene la propiedad de que su carácter coincide con el índice de Schur de la teoría superconforme 4d. Cuando la teoría admite un límite de acoplamiento débil, el álgebra de vértices tiene una descripción explícita como una reducción BRST de un sistema bcβγ.
superálgebras de operadores de vértice
Al permitir que el espacio vectorial subyacente sea un superespacio (es decir, un espacio vectorial graduado Z /2 Z)) se puede definir una superálgebra de vértices con los mismos datos que un álgebra de vértices, con 1 en V + y T un operador par. Los axiomas son esencialmente los mismos, pero se deben incorporar signos adecuados en el axioma de localidad, o una de las formulaciones equivalentes. Es decir, si a y b son homogéneos, se compara Y ( a , z ) Y ( b , w ) con ε Y ( b , w ) Y ( a , z ), donde ε es –1 si tanto a como b son impares y 1 en caso contrario. Si además hay un elemento de Virasoro ω en la parte par de V 2 , y se satisfacen las restricciones de graduación usuales, entonces V se llama una superálgebra de operadores de vértices .
Uno de los ejemplos más sencillos es la superálgebra de operadores de vértice generada por un único fermión libre ψ. Como representación de Virasoro, tiene una carga central de 1/2 y se descompone como una suma directa de módulos de Ising de peso mínimo 0 y 1/2. También se puede describir como una representación de espín del álgebra de Clifford en el espacio cuadrático t 1/2 C [ t , t −1 ]( dt ) 1/2 con emparejamiento de residuos. La superálgebra de operadores de vértice es holomorfa, en el sentido de que todos los módulos son sumas directas de sí misma, es decir, la categoría de módulos es equivalente a la categoría de espacios vectoriales.
El cuadrado tensorial del fermión libre se llama fermión cargado libre, y por correspondencia bosón-fermión, es isomorfo a la superálgebra de vértices de la red adjunta a la red impar Z. [ 6 ] Esta correspondencia ha sido utilizada por Date-Jimbo-Kashiwara-Miwa para construir soluciones solitónicas a la jerarquía KP de EDP no lineales.
Estructuras superconformes
El álgebra de Virasoro posee algunas extensiones supersimétricas que aparecen de forma natural en la teoría de campos superconformes y la teoría de supercuerdas . Las álgebras superconformes N = 1, 2 y 4 revisten especial importancia.
Las transformaciones superconformes holomorfas infinitesimales de una supercurva (con una coordenada local par z y N coordenadas locales impares θ 1 ,...,θ N ) se generan mediante los coeficientes de un tensor de supertensión-energía T (z, θ 1 , ..., θ N ).
Cuando N = 1, T tiene una parte impar dada por un campo de Virasoro L ( z ), y una parte par dada por un campo
sujeto a relaciones de conmutación
Al examinar la simetría de los productos de operadores, se encuentra que existen dos posibilidades para el campo G : los índices n son todos enteros, lo que da lugar al álgebra de Ramond , o todos semi-enteros, lo que da lugar al álgebra de Neveu-Schwarz . Estas álgebras tienen representaciones de series discretas unitarias en la carga central.
y representaciones unitarias para todos los c mayores que 3/2, con el peso más bajo h restringido únicamente por h ≥ 0 para Neveu–Schwarz y h ≥ c /24 para Ramond.
Un vector superconforme N =1 en un álgebra de operadores de vértice V de carga central c es un elemento impar τ ∈ V de peso 3/2, tal que
G −1/2 τ = ω, y los coeficientes de G ( z ) producen una acción del álgebra de Neveu–Schwarz N =1 en la carga central c .
Para la supersimetría N = 2, se obtienen campos pares L ( z ) y J ( z ), y campos impares G + (z) y G − (z ). El campo J ( z ) genera una acción de las álgebras de Heisenberg (descrita por los físicos como una corriente U (1) ). Existen álgebras superconformes N = 2 de Ramond y Neveu-Schwarz, dependiendo de si la indexación en los campos G es entera o semientera. Sin embargo, la corriente U (1) da lugar a una familia uniparamétrica de álgebras superconformes isomorfas que interpolan entre Ramond y Neveu-Schwartz, y esta deformación de la estructura se conoce como flujo espectral. Las representaciones unitarias vienen dadas por series discretas con carga central c = 3-6/ m para enteros m al menos 3, y un continuo de pesos mínimos para c > 3.
Una estructura superconforme N =2 en un álgebra de operadores de vértice es un par de elementos impares τ + , τ − de peso 3/2, y un elemento par μ de peso 1 tales que τ ± generan G ± (z), y μ genera J ( z ).
Para N = 3 y 4, las representaciones unitarias solo tienen cargas centrales en una familia discreta, con c = 3 k / 2 y 6 k , respectivamente, cuando k varía sobre enteros positivos.
Construcciones adicionales
- Subálgebras de punto fijo: Dada una acción de un grupo de simetría sobre un álgebra de operadores de vértice, la subálgebra de vectores fijos también es un álgebra de operadores de vértice. En 2013, Miyamoto demostró que dos importantes propiedades de finitud, a saber, la condición C 2 de Zhu y la regularidad, se conservan al tomar puntos fijos bajo acciones de grupos finitos resolubles.
- Extensiones actuales: Dada una álgebra de operadores de vértice y algunos módulos de peso conforme integral, en circunstancias favorables se puede describir una estructura de álgebra de operadores de vértice en la suma directa. Las álgebras de vértice reticulares son un ejemplo estándar de esto. Otra familia de ejemplos son las álgebras de operadores de vértice enmarcadas, que parten de productos tensoriales de modelos de Ising y añaden módulos que corresponden a códigos adecuadamente pares.
- Orbifolds: Dado un grupo cíclico finito que actúa sobre un VOA holomorfo, se conjetura que se puede construir un segundo VOA holomorfo mediante la concatenación de módulos retorcidos irreducibles y la toma de puntos fijos bajo un automorfismo inducido, siempre que dichos módulos retorcidos tengan un peso conforme adecuado. Se sabe que esto es cierto en casos especiales, por ejemplo, grupos de orden como máximo 3 que actúan sobre VOA reticulares.
- La construcción de la clase lateral (debido a Goddard, Kent y Olive): Dado un álgebra de operadores de vértice V de carga central c y un conjunto S de vectores, se puede definir el conmutador C ( V , S ) como el subespacio de vectores v que conmutan estrictamente con todos los campos que provienen de S , es decir, tal que Y ( s , z ) v ∈ V [[ z ]] para todo s ∈ S . Esto resulta ser una subálgebra de vértice, con Y , T , e identidad heredados de V . Y si S es un VOA de carga central c S , el conmutador es un VOA de carga central c – c S . Por ejemplo, la incrustación de SU (2) en el nivel k +1 en el producto tensorial de dos álgebras SU (2) en los niveles k y 1 produce la serie discreta de Virasoro con p = k +2, q = k +3, y esto se utilizó para demostrar su existencia en la década de 1980. De nuevo con SU (2), la incrustación del nivel k +2 en el producto tensorial del nivel k y el nivel 2 produce la serie discreta superconforme N =1.
- Reducción BRST: Para cualquier vector v de grado 1 que satisfaga v 0 2 =0, la cohomología de este operador tiene una estructura de superálgebra de vértice graduada. De forma más general, se puede usar cualquier campo de peso 1 cuyo residuo tenga cuadrado cero. El método habitual es tensorializar con fermiones, ya que entonces se obtiene un diferencial canónico. Un caso especial importante es la reducción cuántica de Drinfeld-Sokolov aplicada a álgebras de Kac-Moody afines para obtener W -álgebras afines como cohomología de grado 0. Estas W- álgebras también admiten construcciones como subálgebras de vértice de bosones libres dadas por núcleos de operadores de apantallamiento.
Estructuras algebraicas relacionadas
- Si se considera únicamente la parte singular de la OPE en un álgebra de vértices, se llega a la definición de un álgebra conforme de Lie . Dado que a menudo solo nos interesa la parte singular de la OPE, esto convierte a las álgebras conformes de Lie en un objeto de estudio natural. Existe un functor de álgebras de vértices a álgebras conformes de Lie que ignora la parte regular de las OPE, y tiene un adjunto izquierdo, denominado functor de "álgebra de vértices universal". Los módulos de vacío de las álgebras de Kac-Moody afines y las álgebras de vértices de Virasoro son álgebras de vértices universales y, en particular, pueden describirse de forma muy concisa una vez desarrollada la teoría subyacente.
- En la literatura existen varias generalizaciones del concepto de álgebra de vértices. Algunas generalizaciones leves implican un debilitamiento del axioma de localidad para permitir la monodromía, por ejemplo, las álgebras de entrelazamiento abelianas de Dong y Lepowsky. Estas pueden considerarse, a grandes rasgos, como objetos de álgebra de vértices en una categoría tensorial trenzada de espacios vectoriales graduados, de forma similar a como una superálgebra de vértices es un objeto de este tipo en la categoría de superespacios vectoriales. Generalizaciones más complejas se relacionan con q -deformaciones y representaciones de grupos cuánticos, como en los trabajos de Frenkel-Reshetikhin, Etingof-Kazhdan y Li.
- Beilinson y Drinfeld introdujeron una noción de álgebra quiral basada en la teoría de haces , estrechamente relacionada con la noción de álgebra de vértices, pero definida sin utilizar ninguna serie de potencias visible . Dada una curva algebraica X , un álgebra quiral en X es un D X -módulo A equipado con una operación de multiplicación.en X × X que satisface una condición de asociatividad. También introdujeron una noción equivalente de álgebra de factorización que es un sistema de haces cuasicoherentes en todos los productos finitos de la curva, junto con una condición de compatibilidad que involucra retrocesos al complemento de varias diagonales. Cualquier álgebra quiral equivariante por traslación en la línea afín puede identificarse con un álgebra de vértice tomando la fibra en un punto, y hay una forma natural de conectar un álgebra quiral en una curva algebraica suave a cualquier álgebra de operador de vértice.
Véase también
Notas
Citas
- 1 2 Borcherds 1986 .
- ↑ Frenkel y Ben-Zvi 2001 .
- ↑ Kac 1998 , pág. 38.
- ↑ Ben-Zvi, David; Frenkel, Edward (2004). Álgebras de vértices y curvas algebraicas (Segunda ed.). [Providence, Rhode Island]. pág. 45. ISBN 9781470413156.
{{cite book}}: CS1 mantenimiento: falta el editor de ubicación ( enlace ) - ↑ Wang 1993 .
- 1 2 3 Kac 1998 .
- ↑ Frenkel, Lepowsky y Meurman 1988 .
- ↑ Borisov y Libgober (2000) .
- ↑ Beem; Leemos; Liendo; Peelaers; Rastelli; van Rees (2015). "Simetría quiral infinita en cuatro dimensiones". Communications in Mathematical Physics . 336 (3): 1359– 1433. arXiv : 1312.5344 . Bibcode : 2015CMaPh.336.1359B . doi : 10.1007/s00220-014-2272-x . S2CID 253752439 .
Fuentes
- Borcherds, Richard (1986), "Álgebras de vértice, álgebras de Kac-Moody y el monstruo", Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América , 83 (10): 3068–3071 , Bibcode : 1986PNAS...83.3068B , doi : 10.1073/pnas.83.10.3068 , PMC 323452 , PMID 16593694
- Borisov, Lev A.; Libgober, Anatoly (2000), "Géneros elípticos de variedades tóricas y aplicaciones a la simetría especular", Inventiones Mathematicae , 140 (2): 453– 485, arXiv : math/9904126 , Bibcode : 2000InMat.140..453B , doi : 10.1007/s002220000058 , MR 1757003 , S2CID 8427026
- Frenkel, Edward ; Ben-Zvi, David (2001), Álgebras de vértices y curvas algebraicas , Mathematical Surveys and Monographs, American Mathematical Society, ISBN 0-8218-2894-0
- Frenkel, Igor ; Lepowsky, James ; Meurman, Arne (1988), Álgebras de operadores de vértice y el monstruo , Matemáticas puras y aplicadas, vol. 134, Academic Press, ISBN 0-12-267065-5
- Kac, Victor (1998), Álgebras de vértices para principiantes , University Lecture Series, vol. 10 (2.ª ed.), American Mathematical Society , ISBN 0-8218-1396-X
- Wang, Weiqiang (1993), "Racionalidad de las álgebras de operadores de vértice de Virasoro", International Mathematics Research Notices , 1993 (7): 197, doi : 10.1155/S1073792893000212
- Xu, Xiaoping (1998), Introducción a las superálgebras de operadores de vértice y sus módulos , Springer, ISBN 079235242-4
- Teoría de campos conformes
- álgebras de Lie
- Álgebra no asociativa