]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - check/exam_clifford.cpp
adapted to changed clifford_unit() API
[ginac.git] / check / exam_clifford.cpp
index bea0a219f1d0cb045adf9737950bed8fa1a3905f..f00c119bf0b435606a69813e8dd95305237860e5 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Here we test GiNaC's Clifford algebra objects. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2004 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
  *
  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
@@ -44,7 +44,7 @@ static unsigned check_equal_simplify(const ex &e1, const ex &e2)
        return 0;
 }
 
-static unsigned clifford_check1(void)
+static unsigned clifford_check1()
 {
        // checks general identities and contractions
 
@@ -80,7 +80,7 @@ static unsigned clifford_check1(void)
        return result;
 }
 
-static unsigned clifford_check2(void)
+static unsigned clifford_check2()
 {
        // checks identities relating to gamma5
 
@@ -99,7 +99,7 @@ static unsigned clifford_check2(void)
        return result;
 }
 
-static unsigned clifford_check3(void)
+static unsigned clifford_check3()
 {
        // checks traces
 
@@ -107,7 +107,7 @@ static unsigned clifford_check3(void)
 
        symbol dim("D"), m("m"), q("q"), l("l"), ldotq("ldotq");
        varidx mu(symbol("mu"), dim), nu(symbol("nu"), dim), rho(symbol("rho"), dim),
-              sig(symbol("sig"), dim), kap(symbol("kap"), dim), lam(symbol("lam"), 4);
+              sig(symbol("sig"), dim), kap(symbol("kap"), dim), lam(symbol("lam"), dim);
        ex e;
 
        e = dirac_gamma(mu);
@@ -156,27 +156,38 @@ static unsigned clifford_check3(void)
          + dim * dirac_gamma5() * dirac_gamma(nu) * dirac_gamma(rho) * dirac_gamma(sig) * dirac_gamma(kap);
        e = dirac_trace(e).simplify_indexed();
        e = (e / (dim - 4)).normal();
-       result += check_equal(e, 8 * I * eps0123(nu, rho, sig, kap));
+       result += check_equal(e, 8 * I * lorentz_eps(nu.replace_dim(4), rho.replace_dim(4), sig.replace_dim(4), kap.replace_dim(4)));
 
        // one-loop vacuum polarization in QED
        e = dirac_gamma(mu) *
-           (dirac_slash(l, dim) + dirac_slash(q, dim) + m * dirac_ONE()) *
+           (dirac_slash(l, dim) + dirac_slash(q, 4) + m * dirac_ONE()) *
            dirac_gamma(mu.toggle_variance()) *
            (dirac_slash(l, dim) + m * dirac_ONE());
        e = dirac_trace(e).simplify_indexed(sp);
        result += check_equal(e, 4*((2-dim)*l*l + (2-dim)*ldotq + dim*m*m).expand());
 
-       e = dirac_slash(q, dim) *
-           (dirac_slash(l, dim) + dirac_slash(q, dim) + m * dirac_ONE()) *
-           dirac_slash(q, dim) *
+       e = dirac_slash(q, 4) *
+           (dirac_slash(l, dim) + dirac_slash(q, 4) + m * dirac_ONE()) *
+           dirac_slash(q, 4) *
            (dirac_slash(l, dim) + m * dirac_ONE());
        e = dirac_trace(e).simplify_indexed(sp);
        result += check_equal(e, 4*(2*ldotq*ldotq + q*q*ldotq - q*q*l*l + q*q*m*m).expand());
 
+       // stuff that had problems in the past
+       ex prop = dirac_slash(q, dim) - m * dirac_ONE();
+       e = dirac_slash(l, dim) * dirac_gamma5() * dirac_slash(l, dim) * prop;
+       e = dirac_trace(dirac_slash(q, dim) * e) - dirac_trace(m * e)
+         - dirac_trace(prop * e);
+       result += check_equal(e, 0);
+
+       e = (dirac_gamma5() + dirac_ONE()) * dirac_gamma5();
+       e = dirac_trace(e);
+       result += check_equal(e, 4);
+
        return result;
 }
 
-static unsigned clifford_check4(void)
+static unsigned clifford_check4()
 {
        // simplify_indexed()/dirac_trace() cross-checks
 
@@ -210,7 +221,7 @@ static unsigned clifford_check4(void)
        return result;
 }
 
-static unsigned clifford_check5(void)
+static unsigned clifford_check5()
 {
        // canonicalize_clifford() checks
 
@@ -221,7 +232,7 @@ static unsigned clifford_check5(void)
        ex e;
 
        e = dirac_gamma(mu) * dirac_gamma(nu) + dirac_gamma(nu) * dirac_gamma(mu);
-       result += check_equal(canonicalize_clifford(e), 2*lorentz_g(mu, nu));
+       result += check_equal(canonicalize_clifford(e), 2*dirac_ONE()*lorentz_g(mu, nu));
 
        e = (dirac_gamma(mu) * dirac_gamma(nu) * dirac_gamma(lam)
           + dirac_gamma(nu) * dirac_gamma(lam) * dirac_gamma(mu)
@@ -238,25 +249,194 @@ static unsigned clifford_check5(void)
        return result;
 }
 
-unsigned exam_clifford(void)
+static unsigned clifford_check6(const matrix & A)
+{
+       varidx v(symbol("v"), 4), nu(symbol("nu"), 4), mu(symbol("mu"), 4),
+              psi(symbol("psi"),4), lam(symbol("lambda"), 4),
+              xi(symbol("xi"), 4),  rho(symbol("rho"),4);
+
+       ex G = A;
+
+       matrix A2(4, 4);
+       A2 = A.mul(A);
+       ex e, e1;
+
+       int result = 0;
+
+       // checks general identities and contractions for clifford_unit
+       e = dirac_ONE() * clifford_unit(mu, G) * dirac_ONE();
+       result += check_equal(e, clifford_unit(mu, G));
+
+       e = clifford_unit(varidx(2, 4), G) * clifford_unit(varidx(1, 4), G)
+         * clifford_unit(varidx(1, 4), G) * clifford_unit(varidx(2, 4), G);
+       result += check_equal(e, A(1, 1) * A(2, 2) * dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, A.trace() * dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(nu, G);
+       result += check_equal_simplify(e, indexed(G, sy_symm(), nu, nu) * dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(mu, G);
+       result += check_equal_simplify(e, A.trace() * clifford_unit(mu, G));
+
+       e = clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, 2*indexed(G, sy_symm(), mu, mu)*clifford_unit(mu, G) - A.trace()*clifford_unit(mu, G));
+
+       e = clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G)
+         * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(mu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, pow(A.trace(), 2) * dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G)
+         * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(mu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, pow(A.trace(), 2)  * dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G)
+         * clifford_unit(mu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, 2*A2.trace()*dirac_ONE() - pow(A.trace(), 2)*dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(mu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(nu, G)
+         * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, 2*A2.trace()*dirac_ONE() - pow(A.trace(), 2)*dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(nu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(rho.toggle_variance(), G)
+         * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(rho, G) * clifford_unit(nu, G);
+       e = e.simplify_indexed().collect(clifford_unit(mu, G));
+       result += check_equal(e, (pow(A.trace(), 2)+4-4*A.trace()*indexed(A, mu, mu)) * clifford_unit(mu, G));
+
+       e = clifford_unit(nu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(rho, G)
+         * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(rho.toggle_variance(), G) * clifford_unit(nu, G);
+       e = e.simplify_indexed().collect(clifford_unit(mu, G));
+       result += check_equal(e, (pow(A.trace(), 2)+4-4*A.trace()*indexed(A, mu, mu))* clifford_unit(mu, G));
+
+       // canonicalize_clifford() checks
+       e = clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G) + clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(mu, G);
+       result += check_equal(canonicalize_clifford(e), 2*dirac_ONE()*indexed(G, sy_symm(), mu, nu));
+
+       e = (clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(lam, G)
+          + clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(mu, G)
+          + clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G)
+          - clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(lam, G)
+          - clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(mu, G)
+          - clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(nu, G)) / 6
+         + indexed(G, sy_symm(), mu, nu) * clifford_unit(lam, G)
+         - indexed(G, sy_symm(), mu, lam) * clifford_unit(nu, G)
+         + indexed(G, sy_symm(), nu, lam) * clifford_unit(mu, G)
+         - clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(lam, G);
+       result += check_equal(canonicalize_clifford(e), 0);
+
+       // lst_to_clifford() and clifford_inverse()  check
+       symbol x("x"), y("y"), t("t"), z("z");
+       
+       e = lst_to_clifford(lst(t, x, y, z), mu, G) * lst_to_clifford(lst(1, 2, 3, 4), nu, G);
+       e1 = clifford_inverse(e);
+       result += check_equal((e*e1).simplify_indexed().normal(), dirac_ONE());
+
+       return result;
+}
+
+static unsigned clifford_check7()
+{
+       // checks general identities and contractions
+
+       unsigned result = 0;
+
+       symbol dim("D");
+       varidx mu(symbol("mu"), dim), nu(symbol("nu"), dim), rho(symbol("rho"), dim),
+              psi(symbol("psi"),dim), lam(symbol("lambda"), dim), xi(symbol("xi"), dim);
+
+       ex e;
+
+       ex G = minkmetric();
+
+       e = dirac_ONE() * dirac_ONE();
+       result += check_equal(e, dirac_ONE());
+
+       e = dirac_ONE() * clifford_unit(mu, G) * dirac_ONE();
+       result += check_equal(e, clifford_unit(mu, G));
+
+       e = clifford_unit(varidx(2, dim), G) * clifford_unit(varidx(1, dim), G)
+         * clifford_unit(varidx(1, dim), G) * clifford_unit(varidx(2, dim), G);
+       result += check_equal(e, dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G)
+         * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(mu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, pow(dim, 2) * dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G)
+         * clifford_unit(mu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(nu.toggle_variance(), G);
+       result += check_equal_simplify(e, 2*dim*dirac_ONE() - pow(dim, 2)*dirac_ONE());
+
+       e = clifford_unit(nu.toggle_variance(), G) * clifford_unit(rho.toggle_variance(), G)
+         * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(rho, G) * clifford_unit(nu, G);
+       e = e.simplify_indexed().collect(clifford_unit(mu, G));
+       result += check_equal(e, pow(2 - dim, 2).expand() * clifford_unit(mu, G));
+
+       // canonicalize_clifford() checks
+       e = clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G) + clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(mu, G);
+       result += check_equal(canonicalize_clifford(e), 2*dirac_ONE()*indexed(G, sy_symm(), mu, nu));
+
+       e = (clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(lam, G)
+          + clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(mu, G)
+          + clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G)
+          - clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(lam, G)
+          - clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(mu, G)
+          - clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(lam, G) * clifford_unit(nu, G)) / 6
+         + indexed(G, sy_symm(), mu, nu) * clifford_unit(lam, G)
+         - indexed(G, sy_symm(), mu, lam) * clifford_unit(nu, G)
+         + indexed(G, sy_symm(), nu, lam) * clifford_unit(mu, G)
+         - clifford_unit(mu, G) * clifford_unit(nu, G) * clifford_unit(lam, G);
+       result += check_equal(canonicalize_clifford(e), 0);
+
+       return result;
+}
+
+unsigned exam_clifford()
 {
        unsigned result = 0;
        
        cout << "examining clifford objects" << flush;
        clog << "----------clifford objects:" << endl;
 
-       result += clifford_check1();  cout << '.' << flush;
-       result += clifford_check2();  cout << '.' << flush;
-       result += clifford_check3();  cout << '.' << flush;
-       result += clifford_check4();  cout << '.' << flush;
-       result += clifford_check5();  cout << '.' << flush;
+       result += clifford_check1(); cout << '.' << flush;
+       result += clifford_check2(); cout << '.' << flush;
+       result += clifford_check3(); cout << '.' << flush;
+       result += clifford_check4(); cout << '.' << flush;
+       result += clifford_check5(); cout << '.' << flush;
+
+       matrix A(4, 4);
+       A = -1, 0, 0, 0,
+            0, 1, 0, 0,
+            0, 0, 1, 0,
+            0, 0, 0, 1;
+       result += clifford_check6(A); cout << '.' << flush;
+
+       A = -1, 0, 0, 0,
+            0,-1, 0, 0,
+            0, 0,-1, 0,
+            0, 0, 0,-1;
+       result += clifford_check6(A); cout << '.' << flush;
        
+       A = -1, 0, 0, 0,
+            0, 1, 0, 0,
+            0, 0, 1, 0,
+            0, 0, 0,-1;
+       result += clifford_check6(A); cout << '.' << flush;
+
+       A = -1, 0, 0, 0,
+            0, 0, 0, 0,
+            0, 0, 1, 0,
+            0, 0, 0,-1;
+       result += clifford_check6(A); cout << '.' << flush;
+
+       result += clifford_check7(); cout << '.' << flush;
+
        if (!result) {
                cout << " passed " << endl;
                clog << "(no output)" << endl;
        } else {
                cout << " failed " << endl;
        }
-       
+
        return result;
 }