परासांख्यिकी

क्वांटम यांत्रिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी में, परासांख्यिकी बेहतर ज्ञात कण सांख्यिकी मॉडल (बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी, फर्मी-डिराक सांख्यिकी और मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन सांख्यिकी) के कई विकल्पों में से एक है। अन्य विकल्पों में एनीओनिक सांख्यिकी और ब्रैड सांख्यिकी सम्मिलित हैं, इन दोनों में कम स्पेसटाइम आयाम सम्मिलित हैं। हर्बर्ट एस. ग्रीन को 1953 में परासांख्यिकी के निर्माण का श्रेय दिया जाता है।

औपचारिकता
N समरूप कणों की एक प्रणाली के संचालिका बीजगणित पर विचार करें। यह *-बीजगणित है। एक SN समूह (क्रम N का सममित समूह) है जो N कणों को क्रमपरिवर्तित करने की इच्छित व्याख्या के साथ ऑपरेटर बीजगणित पर कार्य करता है। क्वांटम यांत्रिकी के लिए भौतिक अर्थ वाले वेधशालाओं पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता होती है, और वेधशालाओं को N कणों के सभी संभावित क्रमपरिवर्तन के तहत अपरिवर्तनीय होना होगा। उदाहरण के लिए, N = 2 के स्थिति में, R2 − R1 अवलोकनीय नहीं हो सकता क्योंकि यदि हम दो कणों को बदलते हैं तो यह संकेत बदल देता है, लेकिन दो कणों के बीच की दूरी: |R2 − R1| वैध अवलोकन योग्य है।

दूसरे शब्दों में, अवलोकन योग्य बीजगणित को SN की कार्रवाई के तहत एक *-उप-बीजगणित अपरिवर्तनीय होना होगा (ध्यान दें कि इसका अर्थ यह नहीं है कि एसएन के तहत ऑपरेटर बीजगणित अपरिवर्तनीय का प्रत्येक अवयव एक अवलोकन योग्य है)। यह अलग-अलग अतिचयन सेक्टरों की अनुमति देता है, प्रत्येक को SN के यंग आरेख द्वारा पैरामीटराइज़ किया जाता है।

विशेष रूप से:


 * क्रम p (जहाँ p एक धनात्मक पूर्णांक है) के N समरूप पैराबोसॉन के लिए, अनुमेय यंग आरेख वे सभी हैं जिनमें p या कम रो हैं।
 * क्रम p के N समान पैराफर्मियन के लिए, स्वीकार्य यंग आरेख वे सभी p या कम कॉलम वाले हैं।
 * यदि p 1 है, तो यह क्रमशः बोस-आइंस्टीन और फर्मी-डिराक सांख्यिकी तक कम हो जाता है।
 * यदि p अव्यवस्थित रूप से बड़ा (अनंत) है, तो यह मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन सांख्यिकी तक कम हो जाता है।

त्रिरेखीय संबंध
ऐसे सृजन और विनाश संचालक हैं जो त्रिरेखीय परिवर्तन संबंधों को संतुष्ट करते हैं

$$\left[ a_k, \left[ a_l^\dagger, a_m \right]_{\pm}\right]_- = [a_k,a_l^\dagger]_{\mp}a_m \pm a_l^\dagger \left[ a_k, a_m \right]_{\mp} \pm [a_k,a_m]_{\mp}a_l^\dagger+a_m \left[ a_k, a_l^\dagger \right]_{\mp}= 2\delta_{kl}a_m$$

$$\left[ a_k, \left[ a_l^\dagger, a_m^\dagger \right]_{\pm}\right]_- =\left[a_k,a_l^\dagger\right]_{\mp}a_m^\dagger \pm a_l^\dagger \left[ a_k, a_m^\dagger \right]_{\mp} \pm \left[a_k, a_m^\dagger\right]_{\mp} a_l^\dagger + a_m^\dagger \left[ a_k, a_l^\dagger \right]_{\mp}= 2\delta_{kl}a_m^\dagger \pm 2\delta_{km}a_l^\dagger$$

$$\left[ a_k, \left[ a_l, a_m \right]_{\pm}\right]_- = [a_k,a_l]_{\mp}a_m \pm a_l \left[ a_k, a_m \right]_{\mp} \pm [a_k,a_m]_{\mp}a_l + a_m \left[ a_k, a_l \right]_{\mp} = 0$$

क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत
क्रम p का एक पैराबोसॉन क्षेत्र, $\phi(x)=\sum_{i=1}^p \phi^{(i)}(x)$ जहां यदि x और y स्पेस की तरह अलग-अलग बिंदु हैं, $$[\phi^{(i)}(x),\phi^{(i)}(y)]=0$$ और $$\{\phi^{(i)}(x),\phi^{(j)}(y)\}=0$$ अगर $$i\neq j$$ जहां [,] कम्यूटेटर है और {,} एंटीकम्यूटेटर है। ध्यान दें कि यह स्पिन-सांख्यिकी प्रमेय से असहमत है, जो बोसॉन के लिए है न कि पैराबोसन के लिए है। वहाँ एक समूह हो सकता है जैसे कि सममित समूह Sp जो φ(i)s पर कार्य कर रहा है। वेधशालाओं को संचालिका होना चाहिए जो प्रश्न में समूह के अंतर्गत अपरिवर्तनीय हों। तथापि, ऐसी समरूपता का अस्तित्व आवश्यक नहीं है।

एक पैराफर्मियन क्षेत्र $\psi(x)=\sum_{i=1}^p \psi^{(i)}(x)$ क्रम p का, जहाँ यदि x और y स्थानिक-पृथक बिंदु हैं, $$\{\psi^{(i)}(x),\psi^{(i)}(y)\}=0$$ और $$[\psi^{(i)}(x),\psi^{(j)}(y)]=0$$ अगर $$i\neq j$$. अवलोकन योग्य वस्तुओं के बारे में वही टिप्पणी इस आवश्यकता के साथ लागू होगी कि उनके पास ग्रेडिंग के तहत बीजगणित को भी वर्गीकृत किया गया है जहां ψs में विषम ग्रेडिंग है।

पैराफर्मियोनिक और पैराबोसोनिक बीजगणित उन तत्वों द्वारा उत्पन्न होते हैं जो कम्यूटेशन और एंटीकम्यूटेशन संबंधों का पालन करते हैं। वे क्वांटम यांत्रिकी के सामान्य फर्मिओनिक बीजगणित और बोसोनिक बीजगणित का सामान्यीकरण करते हैं। डिराक बीजगणित और डफिन-केमर-पेटियाउ बीजगणित क्रमशः क्रम p = 1 और p = 2 के लिए पैराफर्मियोनिक बीजगणित के विशेष मामलों के रूप में दिखाई देते हैं।

स्पष्टीकरण
ध्यान दें कि यदि x और y स्पेस-समान-पृथक बिंदु हैं, तो φ(x) और φ(y) न तो यात्रा करते हैं और न ही एंटीकम्यूट करते हैं जब तक कि p=1 न हो। यही टिप्पणी ψ(x) और ψ(y) पर भी लागू होती है। इसलिए, यदि हमारे पास n स्थानिक रूप से अलग किए गए बिंदु x1, ..., xn, हैं


 * $$\phi(x_1)\cdots \phi(x_n)|\Omega\rangle$$

x1,..., xn पर n समान पैराबोसन बनाने के अनुरूप है। इसी प्रकार,


 * $$\psi(x_1)\cdots \psi(x_n)|\Omega\rangle$$

n समरूप पैराफर्मियन बनाने के अनुरूप है। क्योंकि ये क्षेत्र न तो आवागमन करते हैं और न ही प्रतिगमन करते हैं।


 * $$\phi(x_{\pi(1)})\cdots \phi(x_{\pi(n)})|\Omega\rangle$$

और


 * $$\psi(x_{\pi(1)})\cdots \psi(x_{\pi(n)})|\Omega\rangle$$

Sn में प्रत्येक क्रमचय π के लिए अलग-अलग अवस्थाएँ देता है।

हम एक क्रमपरिवर्तन ऑपरेटर को $$\mathcal{E}(\pi)$$ द्वारा परिभाषित कर सकते हैं।


 * $$\mathcal{E}(\pi)\left[\phi(x_1)\cdots \phi(x_n)|\Omega\rangle\right]=\phi(x_{\pi^{-1}(1)})\cdots \phi(x_{\pi^{-1}(n)})|\Omega\rangle$$

और


 * $$\mathcal{E}(\pi)\left[\psi(x_1)\cdots \psi(x_n)|\Omega\rangle\right]=\psi(x_{\pi^{-1}(1)})\cdots \psi(x_{\pi^{-1}(n)})|\Omega\rangle$$

क्रमशः. इसे तब तक अच्छी तरह परिभाषित किया जा सकता है $$\mathcal{E}(\pi)$$केवल ऊपर दिए गए वैक्टर द्वारा फैली हुई अवस्थाओं तक ही सीमित है (अनिवार्य रूप से n समान कणों वाली अवस्थाएँ)। यह भी एकात्मक है। इसके अतिरिक्त, $$\mathcal{E}$$ सममित समूह एसएन का एक ऑपरेटर-मूल्यवान प्रतिनिधित्व है और इस तरह, हम इसे n-कण हिल्बर्ट स्पेस पर Sn की कार्रवाई के रूप में व्याख्या कर सकते हैं, इसे एकात्मक प्रतिनिधित्व में बदल सकते हैं।

क्यूसीडी को परासांख्यिकी का उपयोग करके पुन: तैयार किया जा सकता है, जिसमें क्वार्क क्रम 3 के पैराफर्मियन होते हैं और ग्लूऑन क्रम 8 के पैराबोसन होते हैं। ध्यान दें कि यह पारंपरिक दृष्टिकोण से अलग है जहां क्वार्क हमेशा एंटीकम्यूटेशन संबंधों और ग्लूऑन कम्यूटेशन संबंधों का पालन करते हैं।

यह भी देखें

 * परासांख्यिकी और अधिक पारंपरिक सांख्यिकी के बीच रूपांतरण कैसे करें, इस पर क्लेन परिवर्तन।