локальной спиновой системе отсчета
. Полный бустовый вес подынтегрального выражения должен быть равен нулю, а спиновые веса функций
должны быть одинаковы. Считая, что
есть величина типа
, а
мы определяем
Выражения (4.15.70) и (4.15.67) согласуются друг с другом и оба являются частными случаями скалярного произведения
где
таковы, что произведение
есть величина типа
[формула (4.15.3)].
Как нетрудно убедиться, скалярное произведение (4.15.71) (при тех значениях весов, при которых оно определено) обладает следующими стандартными свойствами:
Кроме того, мы имеем следующее:
Предложение
Если
и
— спиновые сферические гармоники, имеющие одинаковые спиновые веса
и разные значения
Доказательство. Это по существу обычное свойство собственных функций операторов. Если мы обозначим через
и
соответственно значения
функций
и
то, используя формулы (4.15.54) и (4.15.55) дважды, а также (4.15.77) и (4.15.78), получим
откуда
если
Теперь мы явно вычислим
для пары спиновых сферических гармоник, отвечающих одному и тому же значению
когда
и
— спиновые гармоники типа
соответственно. Можно написать
при
где для симметрии введена величина
[Отметим, что значение
соответствует выбору стандартной нормировки, в которой
]. Выполняя комплексное сопряжение в (4.15.81), используя (4.15.44) и выражение, комплексно-сопряженное выражению (4.15.7), получаем
где
С учетом этих соотношений имеем
Поскольку
постоянны, их можно вынести за знак интеграла, который затем вычисляется с помощью следующей леммы:
Лемма
Интеграл вычисляется явно с помощью формул (4.15.96) и (4.15.123), приведенных ниже. Лемму можно доказать, не вычисляя интеграл. Для этого заметим, что левая часть равенства (4.15.86) инвариантна относительно вращений сферы
а потому инвариантна и правая часть. Следовательно, она должна быть сконструирована из величин
с помощью спинорных операций и численных констант. Исключение штрихованных
индексов в
с помощью соотношения
(
— единичный времениподобный вектор) приводит к тому, что
выпадает, а оставшееся слагаемое пропорционально правой части равенства (4.15.86). Наконец, численная константа получается после вычисления следа в левой и правой части с учетом того, что
а след
равен рангу матрицы (т. е. размерности пространства
равной
). Это следует из условия идемпотентности
и того, что след идемпотентной матрицы равен ее рангу. Подстановка (4.15.86) в (4.15.85) дает
Выписывая симметризацию явно и замечая, что симметрии величин
приводят.к тому, что
мы, наконец, получаем искомую формулу для скалярного произведения: