- UHF-Algebra
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UHF-Algebren werden im mathematischen Teilgebiet der Funktionalanalysis untersucht. Es handelt sich dabei um eine Klasse von C*-Algebren, die nach ihrem Entdecker James Glimm auch Glimm-Algebren genannt werden. Die UHF-Algebren sind einfach, das heißt, sie besitzen außer 0 und sich selbst keine zweiseitigen Ideale, und sie können zur Konstruktion bestimmter von-Neumann-Algebren herangezogen werden.
Inhaltsverzeichnis
Konstruktion
Es bezeichne Mn die C*-Algebra der komplexen -Matrizen. Ist n ein Teiler von m, so sei derjenige *-Homomorphismus, der eine Matrix aus Mn auf diejenige -Matrix abbildet, die aus m / n Kopien der Ausgangsmatrix längs der Diagonalen besteht, zum Beispiel
.
Dieser *-Homomorphismus ist injektiv und bildet das Einselement auf das Einselement ab. Da injektive *-Homomorphismen zwischen C*-Algebren automatisch isometrisch sind, kann man Mn in diesem Sinne als Unterlagebra von Mm auffassen, und statt ι schreiben wir einfach .
Ist nun eine Folge natürlicher Zahlen , so erhält man eine Kette von Inklusionen:
.
Auf der Vereinigung gibt es dann eine eindeutige Norm, die jede der C*-Normen von fortsetzt, und daher bis auf die Vollständigkeit alle Eigenschaften einer C*-Norm hat. Die Vervollständigung ist daher eine C*-Algebra, die man UHF-Algebra oder Glimm-Algebra vom Rang nennt. [1]
Eigenschaften
Isomorphien
Die UHF-Algebren hängen natürlich von der definierenden Folge ab. Zu jeder Primzahl p sei das Supremum aller , so dass pn ein Teiler von , wobei k gegen Unendlich läuft. Dadurch wird der definierenden Folge die Folge zugeordnet, die man in Analogie zur Primfaktorzerlegung natürlicher Zahlen auch als schreibt und eine übernatürliche Zahl nennt, was freilich nur rein symbolisch zu verstehen ist; p durchläuft hierbei alle Primzahlen. Es gilt [2]
- Zwei UHF-Algebren vom Rang bzw. sind genau dann isomorph, wenn die zugeordneten übernatürlichen Zahlen gleich sind, das heißt falls für alle Primzahlen p.
Dieser Satz findet sich bereits in [3]. Insbesondere gibt es überabzählbar viele paarweise nicht-isomorphe UHF-Algebren.
UHF-Algebren als AF-Algebren
Nach oben angegebener Konstruktion sind UHF-Algebren spezielle AF-Algebren; letztere sind allerdings erst später eingeführt worden. Ist der Rang der UHF-Algebra, so ist das zugehörige Bratteli-Diagramm gegeben durch
.
Man liest unmittelbar ab, dass alle UHF-Algebren einfach sind, was sich aber auch ohne die Verwendung der Bratteli-Diagramme zeigen lässt. Als AF-Algebren werden UHF-Algebren auch durch ihre geordnete, skalierte K0-Gruppe klassifiziert, diese ist isomorph zu[4]
mit der durch [0,1] gegebenen Skala.
Darstellungen
UHF-Algebren sind antiliminal. Jede irreduzible Darstellung ist treu und ihr Bild enthält außer 0 keinen weiteren kompakten Operator. UHF-Algebren besitzen überabzähbar viele paarweise nicht-äquivalente irreduzible Darstellungen.[5]
Konstruktion von Faktoren
Jede UHF-Algebra A besitzt einen eindeutigen Spurzustand, das heißt ein stetiges lineares Funktional τ mit , τ(1) = 1 und τ(xy) = τ(yx) für alle Elemente . Die zugehörige GNS-Konstruktion liefert eine Darstellung auf einem Hilbertraum H. Man kann zeigen, dass der Bikommutant des Bildes ein Typ II1-Faktor ist. [6].
Man nennt Faktoren hyperfinit, wenn sie als von-Neumann-Algebren durch eine aufsteigende Folge endlich-dimensionaler Unter-von-Neumann-Algebren erzeugt werden.[7]. Daraus leitet sich der Name der UHF-Algebren ab, denn diese liegen in solchen hyperfiniten Faktoren, UHF steht für uniformly-hyperfinite.
Eine besondere Rolle spielt die CAR-Algebra, die gleich der UHF-Algebra mit der übernatürlichen Zahl ist. In [8] werden Darstellungen dieser Algebra konstruiert, deren Bilder Typ III-Faktoren als Bikommutanten haben.
Einzelnachweise
- ↑ Gert K. Pedersen: C*-Algebras and Their Automorphism Groups, Academic Press Inc. (1979), ISBN 0125494505, Kapitel 6.4.2
- ↑ Gert K. Pedersen: C*-Algebras and Their Automorphism Groups, Academic Press Inc. (1979), ISBN 0125494505, Theorem 6.4.6
- ↑ J. Glimm: On a certain class of operator algebras, Transactions of the Amer. Math. Soc., Band 95 (1960), Seiten 318-340
- ↑ K. R. Davidson: C*-Algebras by Example, American Mathematical Society (1996), ISBN 0-821-80599-1, Beweis zu Korollar IV.5.8
- ↑ Gert K. Pedersen: C*-Algebras and Their Automorphism Groups, Academic Press Inc. (1979), ISBN 0125494505, Theorem 6.5.7
- ↑ Gert K. Pedersen: C*-Algebras and Their Automorphism Groups, Academic Press Inc. (1979), ISBN 0125494505, Korollar 6.4.4
- ↑ Jacques Dixmier: Von Neumann algebras. North-Holland, Amsterdam 1981, ISBN 0-444-86308-7, III.7.4, Theorem 3
- ↑ Gert K. Pedersen: C*-Algebras and Their Automorphism Groups, Academic Press Inc. (1979), ISBN 0125494505, Theorem 6.5.15
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