On Infravacua and the Localisation of Sectors

A certain class of superselection sectors of the free massless scalar field in 3 space dimensions is considered. It is shown that these sectors, which cannot be localised with respect to the vacuum, acquire a much better localisation, namely in spacelike cones, when viewed in front of suitable ``infravacuum'' backgrounds. These background states coincide, essentially, with a class of states introduced by Kraus, Polley and Reents as models for clouds of infrared radiation.Comment: LaTeX, 18 pages, minor corrections in order to conform with published versio

On Infravacua and Superselection Theory

In the DHR theory of superselection sectors, one usually considers states which are local excitations of some vacuum state. Here, we extend this analysis to local excitations of a class of "infravacuum" states appearing in models with massless particles. We show that the corresponding superselection structure, the statistics of superselection sectors and the energy-momentum spectrum are the same as with respect to the vacuum state. (The latter result is obtained with a novel method of expressing the shape of the spectrum in terms of properties of local charge transfer cocycles.) These findings provide evidence to the effect that infravacua are a natural starting point for the analysis of the superselection structure in theories with long-range forces.Comment: LaTeX, 18 pages, spelling errors correcte

Über Infravakua und die Superauswahlstruktur von Theorien mit masselosen Teilchen

In Quantenfeldtheorien mit masselosen Teilchen können Zustände mit nichttrivialer Superauswahlladung relativ zum Vakuum sehr schlechte Lokalisierungseigenschaften haben. Indem in diesem Fall das Vakuum durch einen passenden ``Infravakuum''-Zustand ersetzt wird, kann die Lokalisierbarkeit der Ladungen soweit verbessert werden, daß die Doplicher-Haag-Roberts- (DHR-) Theorie der Superauswahlsektoren anwendbar ist. Als explizites Beispiel für dieses Phänomen betrachten wir eine bestimmte Klasse von Sektoren des masselosen Skalarfelds. Diese Sektoren tragen eine Ladung elektrischen Typs, und der zugehörige Infravakuum-Hintergrund läßt sich als eine Wolke von Infrarotstrahlung interpretieren. Motiviert durch diese Situation schlagen wir eine modellunabhängige Definition von Infravakuumdarstellungen vor und leiten einige ihrer Eigenschaften ab. Wir analysieren insbesondere ihre Rolle als Referenzdarstellungen für die DHR-Theorie und untersuchen, inwieweit die Abwesenheit eines translationsinvarianten Vektors die Ergebnisse der DHR-Analyse beeinflußt. Besonders hervorgehoben werden hierbei die funktoriellen Aspekte der Theorie sowie die Beschreibung der Kovarianz- und spektralen Eigenschaften der geladenen Sektoren durch sogenannte Ladungstransportkozyklen