Bernd Kuckert, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 1998 :

"Spin & statistics, Localization Regions, and Modular Symmetries in Quantum Field Theory"


Schlagwörter: Quantenfeldtheorie
Summary

Kurzfassung

Es wird ein Beweis des Spin-Statistik-Theorems gegeben, der auf einer speziellen Form der PCT-Symmetrie beruht. Diese Symmetrie wurde von Bisognano und Wichmann für alle endlichkomponentigen Wightmanfelder nachgewiesen. Der Beweis des Spin-Statistik-Theorems deckt alle massiven Bosonen und Fermionen mit gewöhnlicher und mit Parastatistik ab und gilt --- im Gegensatz zu früheren Beweisen des Satzes --- auch in 1+2 Raumzeitdimensionen. Es werden zei Eindeutigkeitssätze über die von Bisognano und Wichmann gefundenen Symmetrien für den algebraischen Rahmen der Quantenfeldtheorie bewiesen. Eine Herleitung des Bisognano-Wichmann-Resultates aus Standardannahmen dieses Zugangs gibt es bisher noch nicht. Die beiden Eindeutigkeitssätze besagen, daß die Operatoren, die im Bisognano-Wichmann-Fall die Lorentz-Boosts bzw. die pct-Symmetrie darstellen, keine andere als eben diese Symmetrien auf einem lokalen Observablennetz implementieren können. Diese Untersuchung benutzt den Begriff des Lokalisationsgebietes sowohl für Algebren von Observablen als auch für einzelne lokale Observable. Es wird gezeigt, wie solche Lokalisationsgebiete definiert werden können, und für das lokalisationsgebiet einer lokalen Observablen wird untersucht, unter welchen Annahmen raumartig getrennt lokalisierte Observable miteinander vertauschen.

Titel

Kurzfassung

Summary

Using a special version of the PCT-theorem which was found by Bisognano and Wichmann for finite-component Wightman fields, a proof of the spin-statistics theorem is given within the algebraic framework for quantum field theory. The proof covers massive bosons and fermions with ordinary as well as with parastatistics and, in contrast to earlier proofs, also works in 1+2 spacetime dimensions. Two uniqueness theorems concerning the Bisognano-Wichmann symmetries whose pct-part is used in the discussion of the spin-statistics theorem are presented for the algebraic setting. A derivation of the Bisognano-Wichmann result from standard assumptions of the algebraic setting is still lacking. The uniqueness theorems show that the operators which were found to implement the pct-symmetry and the Lorentz boosts in the Bisognano-Wichmann setting cannot implement any other symmetry on a local net of observables than precisely the one found by Bisognano and Wichmann. The analysis uses the notions of localization regions not only for algebras of observables, but also for single local observables. It is shown how these regions can be defined, and for the localization region of a single local observable it is investigated under what assumptions observables localized in spacelike separated region commute.