String-Gruppe

Eine String-Gruppe ist in den mathematischen Teilgebieten der Algebraischen Topologie und Differentialtopologie eine topologische Gruppe, welche im Whitehead-Turm einer orthogonalen Gruppe auftaucht, also aus dieser durch Entfernung von Homotopiegruppen von unten entsteht. Die String-Gruppe ist darin die 3-zusammenhängende Überlagerung der einfach zusammenhängenden Spin-Gruppe und wird selbst von der 7-zusammenhängenden Fivebrane-Gruppe überlagert:

…→Ninebrane⁡(n)→Fivebrane⁡(n)→String⁡(n)→Spin⁡(n)→SO⁡(n)→O⁡(n).

Üblicherweise wird die String-Gruppe erst ab n≥5 betrachtet, da sich dann die entfernte Homotopiegruppe im Muster der Bott-Periodizität stabilisiert. String-Gruppen sind unendlichdimensional und daher insbesondere keine Lie-Gruppen, haben aber durch Kombination mit Höherer Kategorientheorie die Struktur von 2-Gruppen. Zudem ermöglichen String-Gruppen eine tangentiale Struktur, welche String-Struktur genannt wird. Ihre Benennung stammt von der Verwendung in der M-Theorie, einer gemeinsamen Verallgemeinerung von fünf Stringtheorien, insbesondere bei der Beschreibung von Strings.

Definition

Im Whitehead-Turm eines topologischen Raumes X wird die n-fache Überlagerung auch als X⟨n+1⟩ bezeichnet. Mit dieser Notation sei:

String⁡(n):=O⁡(n)⟨4⟩
String⁡:=O⁡⟨4⟩=limn→∞String⁡(n)

Da der klassifizierende Raum sämtliche Homotopiegruppen eins hinauf verschiebt ist hier insbesondere:

BString⁡(n)=BO⁡(n)⟨5⟩
BString⁡=(BO⁡)⟨5⟩

Da π4O⁡≅π5O⁡≅π6O⁡≅1 ist sogar:

String⁡=O⁡⟨5⟩=O⁡⟨6⟩=O⁡⟨7⟩;
BString⁡=(BO⁡)⟨6⟩=(BO⁡)⟨7⟩=(BO⁡)⟨8⟩.

Ganz allgemein sind in Whitehead-Türmen sämtliche Abbildungen jeweils Faserbündel mit Eilenberg-MacLane-Räumen als Fasern, nämlich genau für die entfernte Homotopiegruppe in genau einem Grad weniger. Im Fall der String-Gruppe und der nächstniedrigeren Gruppe im Whitehead-Turm, nämlich der Spin-Gruppe, ergeben sich zusätzlich mit Anwendung des klassifizierenden Raumes, welche den Grad des Eilenberg-MacLane-Raumes einen Grad hinauf schiebt, sowie der Komplexifizierung im stabilen Fall die Faserbündel:

K(ℤ,2)→String⁡→Spin⁡;
K(ℤ,3)→BString⁡→BSpin⁡;
K(ℤ,3)→(BU⁡)⟨6⟩→BSU⁡=(BU⁡)⟨4⟩.

In der ersten Sequenz kann insbesondere der unendlich komplexe projektive Raum ℂP∞ als Modell für den Eilenberg-MacLane-Raum K(ℤ,2) eingesetzt werden. Da dieser unendlichdimensional ist, ist es folglich auch die String-Gruppe.

Literatur

Einzelnachweise

  1. 1 2 Sati & Wheeler 2018, Example 3
  2. 1 2 3 Sati & Wheeler 2018, Notation unten auf S. 4
  3. ↑ Schreiber, Sati & Stasheff 2009, Gleichung (40)
  4. ↑ Sati, Schreiber & Stasheff 2009, Gleichungen (71) und (72)
  5. ↑ Allen Hatcher: Algebraic Topology. Example 4.50. (cornell.edu [PDF]).