Lie-Gruppen und Lie-Algebren in der Physik

Lie-Gruppen sind ein unverzichtbares Werkzeug in der Quantenmechanik, der Quantenchromodynamik und für Eichtheorien. Die algebraische Struktur dieser mathematischen Gruppen bildet in der Physik die Grundlage, um die Eigenschaften von Symmetrien zu beschreiben. Das einzige deutschsprachige Lehrbuch zum Thema liefert neben grundlegenden Kapiteln über Gruppen und algebraische Darstellung eine detaillierte Einführung zu Lie-Gruppen und Lie-Algebren. Anschließend können Leser den Stoff anhand der Berechnung weiterführender Lie-Algebren vertiefen.Das Lehrbuch gibt eine systematische und kompakte Einführung in die mathematischen Grundlagen der Lie-Theorie mit dem Ziel, Symmetrien als eine der wesentlichsten Themen der modernen Physik zu verstehen. Beginnend mit einer Diskussion von Gruppen und deren linearen Darstellungen werden Lie-Gruppen und Lie-Algebren sowohl in abstrakter Form wie auch in Matrix-Form vorgestellt. Daran anschließend wird die Korrelation von linearen Matrix Lie-Gruppen mit einfacher zu handhabenden reellen Lie- Algebren behandelt, bei der die Matrix-Exponentialfunktion die Vermittlerrolle spielt. Die nachfolgende Einführung in die Strukturtheorie von komplexen und reellen halbeinfachen Lie-Agebren erlaubt eine Klassifizierung. Dabei werden Themen wie Cartan-Unteralgebren, Wurzelsysteme, Cartan- Matrizen und Weyl-Gruppen behandelt. Schließlich werden die für die Anwendung der Lie-Theorie wesentlichen Darstellungen halbeinfacher Lie-Algebren erörtert. Die Themen dort sind etwa Gewichte, Charaktere, Casimir-Operatoren, Tensorprodukte, Young-Tableaux und Unteralgebren. Die Darstellung verzichtet auf eine strenge mathematische äußere Form, um die Inhalte leichter zugänglich zu machen. 220 durchgerechnete Beispiele dienen der Vertiefung und erleichtern das Selbststudium.