Roberto De Pietri- Spin Networks and Recoupling in Loop Quantum Gravity

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  • 8/3/2019 Roberto De Pietri- Spin Networks and Recoupling in Loop Quantum Gravity

    1/8

    U P R F 9 7 - 0 1

    J a n u a r y 1 9 9 7

    S p i n N e t w o r k s a n d R e c o u p l i n g i n L o o p

    Q u a n t u m G r a v i t y

    1 ; 2

    R o b e r t o D e P i e t r i

    D i p a r t i m e n t o d i F i s i c a ,

    U n i v e r s i t a d e g l i s t u d i d i P a r m a

    a n d

    I N F N , G r u p p o C o l l e g a t o d i P a r m a ,

    I T A L Y .

    A b s t r a c t

    I d i s c u s s t h e r o l e p l a y e d b y t h e s p i n - n e t w o r k b a s i s a n d r e c o u p l i n g

    t h e o r y ( i n i t s g r a p h i c a l t a n g l e - t h e o r e t i c f o r m u l a t i o n ) a n d t h e i r

    u s e f o r p e r f o r m i n g e x p l i c i t c a l c u l a t i o n s i n l o o p q u a n t u m g r a v i t y .

    I n p a r t i c u l a r , I s h o w t h a t r e c o u p l i n g t h e o r y a l l o w s t h e d e r i v a t i o n

    o f e x p l i c i t e x p r e s s i o n s f o r t h e e i n g e n v a l u e s o f t h e q u a n t u m v o l u m e

    o p e r a t o r . A n i m p o r t a n t s i d e r e s u l t o f t h e s e c o m p u t a t i o n s i s t h e

    d e t e r m i n a t i o n o f a s c a l a r p r o d u c t w i t h r e s p e c t t o w h i c h a r e a a n d

    v o l u m e o p e r a t o r s a r e s y m m e t r i c , a n d t h e s p i n n e t w o r k s t a t e s a r e

    o r t h o n o r m a l .

    1

    T o a p p e a r i n t h e P r o c e e d i n g s o f t h e 2 n d C o n f e r e n c e o n C o n s t r a i n e d D y n a m i c s a n d

    Q u a n t u m G r a v i t y , S a n t a M a r g h e r i t a , I t a l y , 1 7 - 2 1 S e p t e m b e r 1 9 9 6 .

    2

    T h i s w o r k h a s b e e n p a r t i a l l y s u p p o r t e d b y t h e I N F N g r a n t \ I n i z i a t i v a s p e c i c a F I - 4 1 "

    ( I t a l y ) .

  • 8/3/2019 Roberto De Pietri- Spin Networks and Recoupling in Loop Quantum Gravity

    2/8

    1 I n t r o d u c t i o n

    A p r o m i s i n g a t t e m p t t o w a r d s a q u a n t u m t h e o r y o f g r a v i t a t i o n i s p r o v i d e d

    b y t h e l o o p q u a n t i z a t i o n 1 ] . I t a m o u n t s t o t h e d i r e c t c a n o n i c a l q u a n t i z a t i o n

    o f t h e ( P o i s s o n b r a c k e t ) h o l o n o m y a l g e b r a g e n e r a t e d b y :

    T ] =

    ?T r U

    ] ; ( 1 )

    T

    a

    ] ( s ) = ? T r U

    ( s ; s )

    ~

    E

    a

    ( s ) ] ; ( 2 )

    w h e r e U

    i s t h e p a r a l l e l p r o p a g a t o r o f t h e A s h t e k a r - S e n c o n n e c t i o n A

    a

    a l o n g

    a l o o p . T h e c r u c i a l p o i n t i s t h a t t o e a c h l o o p i s u n i q u e l y a s s o c i a t e d

    a

    To b s e r v a b l e . T h i s s u g g e s t s t o u s e a s c a r r i e r s p a c e o f t h e r e p r e s e n t a t i o n

    a s u i t a b l e s u b s p a c e

    Vo f t h e f r e e l o o p a l g e b r a d e n e d a s t h e n i t e l i n e a r

    c o m b i n a t i o n s o f n i t e p r o d u c t s o f l o o p s , a s i n :

    = c

    0

    +

    X

    i

    c

    i

    i

    ] +

    X

    j k

    c

    j k

    j

    ]

    k

    ] + : : : : ( 3 )

    I n t h i s t a l k I s h a l l s u m m a r i z e t h e r e s u l t s o b t a i n e d i n 5 ] ; i n p a r t i c u l a r , I

    s h a l l s h o w t h a t t h e V - s p a c e a d m i t s a t a n g l e - t h e o r e t i c d e s c r i p t i o n i n t e r m s o f

    t h e T e m p e r l e y - L i e b r e c o u p l i n g t h e o r y 6 ] , a n d t h a t a c o n v e n i e n t b a s i s i n t h i s

    s p a c e i s g i v e n b y t h e s p i n - n e t w o r k s t a t e s .

    I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t a n e l e m e n t o f t h e T h o l o n o m y a l g e b r a

    T ] = c

    0

    +

    X

    i

    c

    i

    T

    i

    ] +

    X

    i j

    c

    i j

    T

    i

    ] T

    j

    ] + : : :

    i s a s s o c i a t e d t o e a c h e l e m e n t o f t h e f r e e l o o p a l g e b r a , a n d t h a t t h e c o n n e c -

    t i o n r e p r e s e n t a t i o n i s d e n e d b y i n t r o d u c i n g a n H i l b e r t s p a c e s t r u c t u r e o n

    a s u i t a b l e e x t e n s i o n s A = G o f t h i s T a l g e b r a 2 ] . T h e r e l a t i o n b e t w e e n t h e

    t w o r e p r e s e n t a t i o n s i s g i v e n b y t h e l o o p t r a n s f o r m 3 ] . F o r a m o r e d e t a i l e d

    a n a l y s i s o f t h i s p o i n t s e e 4 ] .

    2 T h e C a r r i e r S p a c e o f t h e L o o p R e p r e s e n -

    t a t i o n a n d t h e S p i n - N e t w o r k s B a s i s

    T h e l o o p r e p r e s e n t a t i o n o f q u a n t u m g r a v i t y i s a s s u m e d t o b e t h e l i n e a r r e p -

    r e s e n t a t i o n o f t h e P o i s s o n a l g e b r a o f t h e T v a r i a b l e s o v e r V d e n e d b y :

    h j T ] = h ] j . I t m a y h a p p e n t h a t t w o e l e m e n t s a n d o f t h e

    f r e e l o o p a l g e b r a c o r r e s p o n d t o t h e s a m e f u n c t i o n o n t h e h o l o n o m y a l g e b r a

    T ] = T ] ( i . e . , t h e y g i v e t h e s a m e v a l u e f o r a n y v a l u e s o f t h e c o n n e c t i o n ) .

    A s a c o n s e q u e n c e , t h e c a r r i e r s p a c e V o f t h e r e p r e s e n t a t i o n m u s t b e d e n e d

    1

  • 8/3/2019 Roberto De Pietri- Spin Networks and Recoupling in Loop Quantum Gravity

    3/8

    a s t h e s p a c e o f t h e e q u i v a l e n c e c l a s s e s o f t h e f r e e l o o p a l g e b r a u n d e r t h e

    e q u i v a l e n c e d e n e d b y a l l t h e r e l a t i o n s ( M a n d e l s t a m r e l a t i o n s )

    i f T ] = T ] ; ( 4 )

    n a m e l y b y t h e e q u a l i t y o f t h e c o r r e s p o n d i n g h o l o n o m i e s . T h e p r i n c i p a l c o n -

    s e q u e n c e s o f t h e M a n d e l s t a m r e l a t i o n s a r e t h a t t h e V - s p a c e d o e s n o t d e p e n d

    o n t h e o r i e n t a t i o n a n d p a r a m e t e r i z a t i o n o f t h e l o o p s . M o r e o v e r , t h e f o l l o w -

    i n g i d e n t i t i e s h o l d t r u e : R e t r a c i n g ] : i f i s a s e g m e n t s t a r t i n g i n a p o i n t o f

    t h e n

    ? 1

    ] ] ; B i n o r i d e n t i t y ] : ] ] ? #

    s

    ] ? #

    s

    ? 1

    ] .

    A c c o r d i n g t o 5 ] , a n a t u r a l w a y t o r e p r e s e n t a n e l e m e n t o f V i s t h e

    f o l l o w i n g : r s t , o n e i n t r o d u c e s t h e e x t e n d e d p l a n a r g r a p h ?

    e x

    o f a s t h e

    t w o - d i m e n s i o n a l s u r f a c e o b t a i n e d b y \ t h i c k e n i n g o u t " a p l a n a r r e p r e s e n t a t i o n

    o f t h e i m a g e o f a l l t h e l o o p i n ; t h e n , o n e d r a w s t h e l o o p s o f o v e r ?

    e x

    .

    I n t h i s w a y , t o e a c h e l e m e n t o f t h e

    V- s p a c e c o r r e s p o n d s a n e l e m e n t i n t h e

    a l g e b r a o f a l l p o s s i b l e t a n g l e s o v e r ?

    e x

    . M o r e o v e r , i n t h e t a n g l e - t h e o r e t i c

    p l a n a r r e p r e s e n t a t i o n o f t h e s t a t e s h j , t h e r e t r a c i n g a n d b i n o r i d e n t i t i e s

    b e c o m e t h e f o l l o w i n g t a n g l e i d e n t i t i e s

    = ? 2 ( 5 )

    J

    J

    = ? ?

    : ( 6 )

    T h e s e i d e n t i t i e s a r e t h e k e y a x i o m s o f t h e t a n g l e - t h e o r e t i c r e c o u p l i n g t h e o r y

    6 ] , i f t h e v a l u e o f t h e A p a r a m e t e r s e t t o ? 1 . T h i s g i v e s t h e p o s s i b i l i t y o f

    u s i n g t h e w h o l e m a c h i n e r y o f t h e t a n g l e - t h e o r e t i c r e c o u p l i n g t h e o r y 6 ] f o r

    d e a l i n g w i t h t h e g r a p h i c a l r e p r e s e n t a t i o n o f t h e s t a t e s . I n p a r t i c u l a r , a b a s i s

    i n t h i s t a n g l e - t h e o r e t i c a l g e b r a i s p r o v i d e d b y t h e s p i n - n e t w o r k s , w h e r e a

    s p i n n e t w o r k S i s t h e s u m o f t a n g l e s g i v e n a s f o l l o w : c o n s i d e r a t h r e e - v a l e n t

    \ v i r t u a l " g r a p h ?

    v

    o v e r ?

    e x

    a n d a \ c o m p a t i b l e c o l o r i n g " f p

    e

    g o f t h e e d g e s

    o f ?

    v

    ; r e p l a c e e a c h e d g e w i t h t h e f u l l - a n t i s y m m e t r i c s u m o f p

    e

    p a r a l l e l l i n e s ;

    t h e n , i n e a c h t h r e e - v a l e n t v e r t i c e s c o n n e c t a l l t h e i n c o m i n g l i n e s i n t h e u n i q u e

    p o s s i b l e p l a n a r w a y .

    I n t h i s w a y , a n y e l e m e n t o f t h e V - s p a c e c a n b e c h a r a c t e r i z e d i n t e r m s o f

    t h e t a n g l e - t h e o r e t i c s p i n n e t w o r k q u a n t u m s t a t e h S j = ( ; ?

    e x

    ; S ) , d e -

    n e d a s t h e e l e m e n t o f V d e t e r m i n e d b y t h e g r a p h , i t s e x t e n d e d p l a n a r

    g r a p h ?

    e x

    , a n d t h e s p i n - n e t w o r k t a n g l e S o v e r ?

    e x

    . T h e s e s t a t e s a r e e s s e n -

    t i a l l y c h a r a c t e r i z e d b y t h e g r a p h , t h e n u m b e r p

    e

    o f l o o p s i n e a c h e d g e e o f ,

    a n d t h e r e c o u p l i n g ( i n t e r m s o f t h r e e - v a l e n t v e r t i c e s ) o f t h e e d g e s c o n n e c t e d

    t o e a c h v e r t e x o f ( s e e g u r e 1 ) .

    N o t e t h a t , r e p r e s e n t i n g a v e r t e x o f a s p i n n e t w o r k s t a t e h S j b y m e a n s o f

    2

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    4/8

    2

    5

    23

    2 1

    3

    2

    V1

    5 2

    2

    2

    V1

    3

    21

    3

    ex

    2(2) (2)

    F i g u r e 1 : A n e x a m p l e o f s p i n - n e t w o r k s t a t e a n d o f i t s e x t e n d e d p l a n a r r e p -

    r e s e n t a t i o n

    t h e p o r t i o n o f i t s s p i n - n e t w o r k S c o n t a i n e d i n t h e v e r t e x

    D

    V

    ( n )

    P

    0

    ; : : : ; P

    n ? 1

    ] ( K

    I

    i

    )

    =

    *

    P

    0

    ?

    P

    1

    P

    2

    @

    i

    1

    ?

    i

    2

    i

    3

    r

    r

    : : :

    @i

    n ? 2

    i

    n ? 1

    r

    r

    P

    n ? 3

    ?

    P

    n ? 2

    P

    n ? 1

    @

    ; ( 7 )

    a n d c o n s i d e r i n g t w o v e r t i c e s , V

    n

    a

    1

    ; : : : ; a

    n

    ] a n d V

    0

    n

    b

    1

    ; : : : ; b

    n

    ] , t h e y c a n c o n -

    n e c t e d o n l y i f a l l t h e c o r r e s p o n d i n g i n c o m i n g l i n e s h a v e t h e s a m e c o l o r s . I n

    t h i s c a s e , i t i s p o s s i b l e t o a t t a c h t h e a

    i

    l i n e s a n d t h e c o r r e s p o n d i n g b

    i

    l i n e s

    t o e a c h o t h e r . T h e n , i t i s o b t a i n e d a t a n l e o v e r ?

    e x

    c o n s t i t u t e d o n l y o f l o o p s

    c o n t r a c t i b l e t o a p o i n t . B y r e c o u p l i n g , a t a n g l e i n w h i c h a l l t h e l o o p s a r e

    c o n t r a c t i b l e t o a p o i n t r e d u c e t o a n u m b e r . T h e o p e r a t i o n o f c o m p u t i n g

    t h i s n u m b e r i s n a m e d c h r o m a t i c e v a l u a t i o n . T h i s e v a l u a t i o n , d e n o t e d b y

    h V

    n

    ( a

    1

    ; : : : ; a

    n

    ) j V

    0

    n

    ( b

    1

    ; : : : ; b

    n

    ) i , i s a s c a l a r p r o d u c t i n t h e s p a c e o f t h e p o s s i -

    b l e v e r t i c e s . I n p a r t i c u l a r , t h e c h r o m a t i c e v a l u a t i o n o f a 2 - v e r t e x ( i . e . o f a

    l i n e ) a n d t h a t o f a 3 - v e r t e x w i l l b e d e n o t e d a s f u n c t i o n a n d f u n c t i o n ,

    r e s p e c t i v e l y :

    n

    = h V

    2

    n ] ; V

    2

    n ] i =

    n

    ( 8 )

    ( a ; b ; c ) =

    hV

    3

    a ; b ; c ] ; V

    3

    a ; b ; c ]

    i=

    a

    b

    c

    q q

    : ( 9 )

    F o r t h e e x p l i c i t v a l u e s o f t h i s e v a l u a t i o n a n d a l l t h e d e t a i l s s e e 5 ] a n d 6 ] . I n

    t h i s t a n g l e - t h e o r e t i c i n t e r p r e t a t i o n o f t h e l o o p r e p r e s e n t a t i o n , o n e s t i l l h a s

    t h e a n a l o g o u s o f t h e W i g n e r - E c k a r t t h e o r e m : t h e r e c o u p l i n g t h e o r e m o f 6 ]

    ( p g . 6 0 ) s t a t e s , a s a t a n g l e r e l a t i o n , t h a t

    a

    b

    d

    c

    ?

    @ ?

    @

    j

    r r

    =

    X

    i

    (

    a b i

    c d j

    )

    a

    b

    d

    c

    ?

    @ ?

    @

    i

    r

    r

    ; ( 1 0 )

    3

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    5/8

    w h e r e t h e q u a n t i t i e s

    n

    a b i

    c d j

    o

    a r e s u ( 2 ) s i x - j s y m b o l s ( n o r m a l i z e d a s i n 6 ] ) .

    O n e o f t h e m a i n a d v a n t a g e s o f t h e s p i n - n e t w o r k b a s i s i s t h a t t h e a c t i o n

    o f t h e T

    a

    ] ( s ) o p e r a t o r s i s p a r t i c u l a r l y s i m p l e . I n f a c t , o n e h a s :

    1

    2

    1

    1

    1

    p

    p

    R

    p

    a s

    GRASP

    = p [ ,s]

    ( 1 1 )

    w h e r e

    a

    ; s ] =

    R

    d

    _

    a

    ( )

    3

    ( ) ; s ] . I n d e e d t h e a c t i o n o f t h e o p e r a t o r s

    c o r r e s p o n d s t o a d d i n g a n e w v e r t e x o f t h e k i n d s h o w n i n e q . ( 1 1 ) a t t h e

    i n t e r s e c t i o n p o i n t s b e t w e e n a n d . T h i s g i v e s t h e p o s s i b i l i t y o f e x p r e s s i n g

    t h e a c t i o n o f a n y o p e r a t o r o n t h e s p i n n e t w o r k b a s i s a s a p r o d u c t o f t h r e e

    p a r t s : a n a n a l y t i c r e g u l a r i z a t i o n f a c t o r , a g r a p h i c a l p a r t ( d u e t h e a p o s s i b l e

    c h a n g e o f ) , a n d a v e r t e x p a r t ( s e e 8 ] ) . T h e v e r t e x p a r t , c o n n e c t e d w i t h

    t h e r e d u c t i o n t o e l e m e n t a r y v e r t i c e s , c a n b e c o m p u t e d u s i n g t h e r e c o u p l i n g

    t h e o r y a n d t h e a s s o c i a t e d c h r o m a t i c e v a l u a t i o n s .

    3 T h e V o l u m e O p e r a t o r

    A s a n e x a m p l e o f a p p l i c a t i o n o f t h e r e c o u p l i n g t h e o r y , I s h o w h o w i s p o s s i b l e

    t o o b t a i n e x p l i c i t f o r m u l a s f o r t h e e i n g e n v a l u e s o f t h e v o l u m e o p e r a t o r . I n

    5 ] , i t h a s b e e n s h o w n t h a t t h e a c t i o n o f t h e v o l u m e o p e r a t o r i s g i v e n b y a

    r e g u l a r i z a t i o n f a c t o r a n d a v e r t e x p a r t . T h e f o l l o w i n g n a l e x p r e s s i o n f o r t h e

    a c t i o n o f t h e v o l u m e o p e r a t o r o n a g i v e n s p i n - n e t w o r k h a s b e e n o b t a i n e d

    V V ] =

    X

    i 2 f S \ V g

    V

    i

    ;

    V

    i

    = l

    3

    0

    v

    u

    u

    u

    t

    n

    i

    ? 1

    X

    r 6= s 6= t = 0

    i

    1 6 3 !

    W

    ( n

    i

    )

    r t s ]

    : ( 1 2 )

    T h e r s t s u m i s o v e r a l l t h e v e r t i c e s a n d t h e s e c o n d s u m i s o v e r t h e t r i p l e s

    o f e d g e s a d j a c e n t t o e a c h v e r t e x . I n 5 ] , i t h a s a l s o b e e n s h o w n t h a t t h e

    v e r t e x o p e r a t o r s

    W

    ( n

    i

    )

    r t s ]

    a r e r e p r e s e n t e d b y d i a g o n a l i z a b l e m a t r i c e s w i t h r e a l

    e i g e n v a l u e s . I n f a c t , a n o r m a l i z a t i o n o f t h e v e r t e x e x i s t s s u c h t h a t , i n t h i s b a -

    s i s , t h e v e r t e x o p e r a t o r

    W

    ( n

    i

    )

    r t s ]

    a r e r e p r e s e n t e d b y t h e r e a l a n d a n t i s y m m e t r i c

    m a t r i c e s

    D

    V

    ( n

    i

    )

    ( K

    I

    i

    )

    N

    W

    ( n

    i

    )

    r t s ]

    =

    X

    K

    I

    i

    W

    ( n

    i

    )

    r t s ]

    K

    I

    i

    K

    I

    i

    D

    V

    ( n

    i

    )

    (

    K

    I

    i

    )

    N

    :

    4

  • 8/3/2019 Roberto De Pietri- Spin Networks and Recoupling in Loop Quantum Gravity

    6/8

    I n t h e c a s e o f 4 - v a l e n t v e r t i c e s , t h i s n o r m a l i z a t i o n i s e x p l i c i t l y g i v e n b y :

    D

    V

    ( 4 )

    ( i )

    N

    =

    v

    u

    u

    u

    u

    t

    i

    a

    b

    i

    q q

    c

    d

    i

    q q

    *

    a

    b

    d

    c

    ?

    @ ?

    @

    i

    r r

    ; ( 1 3 )

    a n d t h e m a t r i x e l e m e n t s o f t h e v e r t e x o p e r a t o r a r e g i v e n b y t h e c h r o m a t i c

    e v a l u a t i o n :

    ~

    W

    ( 4 )

    0 1 2 ]

    ( a ; b ; c ; d )

    k

    i

    = a b c

    v

    u

    u

    u

    u

    t

    i

    k

    a

    b

    i

    q q

    a

    b

    k

    q q

    c

    d

    i

    q q

    c

    d

    k

    q q

    a

    r

    b

    r

    r

    r

    c

    r

    r

    r

    d

    2

    2

    2

    r

    i

    k

    :

    ( 1 4 )

    T h e m a t r i c e s

    ~

    W

    ( 4 )

    0 1 2 ]

    ( a ; b ; c ; d )

    k

    i

    h a v e e l e m e n t s d i e r e n t f r o m z e r o o n l y i f j i ?

    k

    j= 2 . U s i n g t h e e q u a t i o n s

    i

    a

    k

    r

    r

    r

    c

    c

    d

    =

    @

    @

    k

    ?

    ?

    i

    q@

    @

    c

    ?

    ?

    c

    q

    a

    q

    q

    d

    k

    a

    i

    q q

    i

    a

    k

    r

    ( 1 5 )

    r

    ?@

    r

    p q

    r

    r

    2

    = p

    ?@

    r

    p q

    r

    r

    2

    + q

    ?@

    r

    p q

    r

    r

    2

    ; ( 1 6 )

    i t i s p o s s i b l e t o r e d u c e e q . ( 1 4 ) t o t h e f o l l o w i n g c h r o m a t i c e v a l u a t i o n :

    ~

    W

    ( 4 )

    0 1 2 ]

    ( a ; b ; c ; d )

    k

    i

    =

    k

    2

    i

    q q

    v

    u

    u

    u

    u

    t

    i

    k

    a

    b

    i

    q q

    a

    b

    k

    q q

    c

    d

    i

    q q

    c

    d

    k

    q q

    b

    @

    @

    2

    ?

    ?

    2

    q@

    @

    b

    ?

    ?

    b

    q

    2

    q

    q

    b

    b

    b

    2

    q q

    ? k

    @

    @

    2

    ?

    ?

    2

    q@

    @

    k

    ?

    ?

    i

    q

    2

    q

    q

    k

    k

    2

    i

    q q

    b

    @

    @

    k

    ?

    ?

    i

    q@

    @

    b

    ?

    ?

    b

    q

    2

    q

    q

    a

    k

    2

    i

    q q

    c

    @

    @

    k

    ?

    ?

    i

    q@

    @

    c

    ?

    ?

    c

    q

    2

    q

    q

    d

    k

    2

    i

    q q

    :

    ( 1 7 )

    D e n e t = ( i + k ) = 2 a n d = ( k ? i ) = 2 . T h e m a t r i x e l e m e n t

    ~

    W

    ( 4 )

    0 1 2 ]

    ( a ; b ; c ; d )

    k

    i

    ( a ; b ; c ; d )

    i s d i e r e n t f r o m z e r o o n l y i f = 1 a n d a l l t h e 3 - v e r t i c e s i n e q u a t i o n ( 1 7 )

    a r e a d m i s s i b l e . I n d e e d , b y p e r f o r m i n g t h e c h r o m a t i c e v a l u a t i o n s o f e q . ( 1 7 ) ,

    5

  • 8/3/2019 Roberto De Pietri- Spin Networks and Recoupling in Loop Quantum Gravity

    7/8

    o n e g e t s t h e f o l l o w i n g e x p l i c i t f o r m u l a f o r t h e m a t r i x e l e m e n t s ( = 1 ) :

    ~

    W

    ( 4 )

    0 1 2 ]

    ( a ; b ; c ; d )

    t +

    t ?

    = ? ( ? 1 )

    a + b + c + d

    2

    1

    4 t ( t + 2 )

    a + b + t + 3

    2

    c + d + t + 3

    2

    1 + a + b ? t

    2

    1 + a + t ? b

    2

    1 + b + t ? a

    2

    1 + c + d ? t

    2

    1 + c + t ? d

    2

    1 + d + t ? c

    2

    1

    2

    ( 1 8 )

    T h i s f o r m u l a c a n b e u s e d t o o b t a i n e x p l i c i t f o r m u l a s f o r t h e e i g e n v a l u e s

    o f t h e v o l u m e o p e r a t o r . F o r e x a m p l e , i n t h e c a s e d = a + b + c ? 2 ,

    w h e r e t h e m a t r i c e s

    ~

    W

    r s t ]

    a r e t w o - d i m e n s i o n a l , o n e o b t a i n s t h e f o l l o w i n g r e -

    s u l t f o r t h e ( d e g e n e r a t e ) e i g e n v a l u e o f t h e v o l u m e a s s o c i a t e d t o t h e 4 - v e r t e x

    D

    V

    ( 4 )

    a ; b ; c ; a + b + c ? 2 ]

    :

    v ( a ; b ; c ; d ) =

    l

    3

    0

    p

    2

    "

    a b c ( a + b + c )

    1 6

    #

    1

    4

    ; ( 1 9 )

    t h a t c a n b e c o m p a r e d w i t h t h e r e s u l t s o f 9 ] .

    4 T h e N o r m a l i z e d S t a t e a n d t h e S c a l a r P r o d -

    u c t

    A s c a l a r p r o d u c t b e t w e e n t w o s p i n - n e t w o r k s t a t e s c a n b e d e n e d b y a s s u m i n g

    t h a t i t i s d i e r e n t f r o m z e r o o n l y i f t h e t w o s t a t e s h a v e e x a c t l y t h e s a m e

    g r a p h a n d t h e s a m e c o l o r i n g o f t h e r e a l e d g e s . T h e n , t h e n o r m a l i z a t i o n ( 1 3 ) ,

    w i t h r e s p e c t t o w h i c h t h e v o l u m e o p e r a t o r i s r e p r e s e n t e d b y s y m m e t r i c a l

    m a t r i c e s , d e t e r m i n e s t h i s s c a l a r p r o d u c t u n i q u e l y . I t s v a l u e i s d e t e r m i n e d b y

    t h e c h r o m a t i c e v a l u a t i o n o f t h e v e r t i c e s :

    h s ; s

    0

    i =

    ;

    0

    Y

    e 2 E

    s

    n

    e

    ; n

    0

    e

    n

    e

    Y

    i 2 V

    s

    h V

    i

    ; V

    0

    i

    i ; ( 2 0 )

    w h e r e t h e p r o d u c t s a r e e x t e n d e d o n l y t o t h e r e a l e d g e a n d t o t h e r e a l v e r t i c e s ,

    a n d h V

    i

    ; V

    0

    i

    i i s t h e c h r o m a t i c e v a l u a t i o n o b t a i n e d b y g l u i n g t h e v e r t i c e s V

    i

    a n d V

    0

    i

    . I n 4 ] , i t h a s b e e n s h o w n t h a t t h e s c a l a r p r o d u c t d e n e d i n t h i s w a y

    i s p r e c i s e l y t h e l o o p t r a n s f o r m 3 ] o f t h e A s h t e k a r - L e w a n d o w s k i m e a s u r e 2 ] .

    I t h a n k w a r m l y M a s s i m o P a u r i f o r a c r i t i c a l r e a d i n g o f t h e m a n u s c r i p t .

    6

  • 8/3/2019 Roberto De Pietri- Spin Networks and Recoupling in Loop Quantum Gravity

    8/8

    R e f e r e n c e s

    1 ] C . R o v e l l i a n d L . S m o l i n P h y s . R e v . L e t t . 6 1 ( 1 9 8 8 ) 1 1 5 5 ; N u c l . P h y s .

    B 3 3 1 ( 1 9 9 0 ) 8 0 . F o r a r e c e n t r e v i e w s e e C . R o v e l l i , g r - q c / 9 6 0 6 0 9 0 a n d

    r e f e r e n c e t h e r e i n .

    2 ] A . A s h t e k a r , J . L e w a n d o w s k i , D . M a r o l f , J . M o u r ~ a o a n d T . T h i e m a n n ,

    J . M a t h . P h y s . 3 6 ( 1 9 9 5 ) , 6 4 5 6 , a n d r e f e r e n c e t h e r e i n .

    3 ] A . A s h t e k a r A a n d C . I s h a m , C l a s s . Q u a n t u m G r a v . 9 ( 1 9 9 2 ) 1 4 3 3 .

    4 ] R . D e P i e t r i , C l a s s . Q u a n t u m G r a v . 1 4 ( 1 9 9 7 ) 5 3 .

    5 ] R . D e P i e t r i a n d C . R o v e l l i , P h y s . R e v . D 5 4 ( 1 9 9 6 ) 2 6 6 4 .

    6 ] L . H . K a u m a n a n d L . S . L i n s T e m p e r l e y - L i e b R e c o u p l i n g T h e o r y a n d

    I n v a r i a n t s o f 3 - M a n i f o l d s ( P r i n c e t o n U n i v e r s i t y P r e s s , P r i n c e t o n ( N J ) ,

    1 9 9 4 ) .

    7 ] C . R o v e l l i a n d L . S m o l i n P h y s . R e v . D 5 3 ( 1 9 9 5 ) 5 7 4 3 ; N u c l . P h y s .

    B 4 4 2 ( 1 9 9 5 ) 5 9 3 .

    8 ] R . B o r i s s o v , i n t h i s v o l u m e .

    9 ] J . L e w a n d o w s k i , C l a s s . Q u a n t u m G r a v . 1 4 ( 1 9 9 7 ) 7 1 . T . T h i e m a n n , g r -

    q c / 9 6 0 6 0 9 1 .

    7