<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="brief-report">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2018.00102</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Perspective</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>New Reflections on Gravitational Duality</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Garc&#x000ED;a-Compe&#x000E1;n</surname> <given-names>Hugo</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/516183/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Obreg&#x000F3;n</surname> <given-names>Octavio</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c002"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/80801/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Ramirez</surname> <given-names>Cupatitzio</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3"><sup>3</sup></xref>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Departamento de F&#x000ED;sica, Centro de Investigaci&#x000F3;n y de Estudios Avanzados del IPN</institution>, <addr-line>Mexico City</addr-line>, <country>Mexico</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Divisi&#x000F3;n de Ciencias e Ingenier&#x000ED;as, Departamento de F&#x000ED;sica, Universidad de Guanajuato</institution>, <addr-line>Guanajuato</addr-line>, <country>Mexico</country></aff>
<aff id="aff3"><sup>3</sup><institution>Facultad de Ciencias F&#x000ED;sico Matem&#x000E1;ticas, Benem&#x000E9;rita Universidad Aut&#x000F3;noma de Puebla</institution>, <addr-line>Puebla</addr-line>, <country>Mexico</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Ashkbiz Danehkar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, United States</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Alexander Alexandrovich Reshetnyak, Institute of Strength Physics and Materials Science (ISPMS SB RAS), Russia; Sergio H&#x000F6;rtner, Universidad Autonoma de Madrid, Spain; Sayantan Choudhury, Max-Planck-Institut f&#x000FC;r Gravitationsphysik, Germany</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Hugo Garc&#x000ED;a-Compe&#x000E1;n <email>compean&#x00040;fis.cinvestav.mx</email></corresp>
<corresp id="c002">Octavio Obreg&#x000F3;n <email>octavio&#x00040;fisica.ugto.mx</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn003"><p>This article was submitted to High-Energy and Astroparticle Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>19</day>
<month>09</month>
<year>2018</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2018</year>
</pub-date>
<volume>6</volume>
<elocation-id>102</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>15</day>
<month>06</month>
<year>2018</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>23</day>
<month>08</month>
<year>2018</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2018 Garc&#x000ED;a-Compe&#x000E1;n, Obreg&#x000F3;n and Ramirez.</copyright-statement>
<copyright-year>2018</copyright-year>
<copyright-holder>Garc&#x000ED;a-Compe&#x000E1;n, Obreg&#x000F3;n and Ramirez</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>In general terms duality consists of two descriptions of one physical system by using degrees of freedom of different nature. There are different kinds of dualities and they have been extremely useful to uncover the underlying strong coupling dynamics of gauge theories in various dimensions and those of the diverse string theories. Perhaps the oldest example exhibiting this property is Maxwell theory, which interchanges electric and magnetic fields. An extension of this duality involving the sources is also possible if the magnetic monopole is incorporated. At the present time a lot has been understood about duality in non-abelian gauge theories as in the case of <inline-formula><mml:math id="M1"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x0003D; 4 supersymmetric gauge theories in four dimensions or in the Seiberg-Witten duality for <inline-formula><mml:math id="M2"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x0003D; 2 theories. Moreover, a duality that relates a gravitational theory (or a string theory) and a conformal gauge theory, as in the case of gauge/gravity correspondence, have been also studied with considerable detail. The case of duality between two gravitational theories is the so called <italic>gravitational duality</italic>. At the present time, this duality has not been exhaustively studied, however some advances have been reported in the literature. In the present paper we give a general overview of this subject. In particular we will focus on non-abelian dualities, applied to various theories of gravity as developed by the authors, based in the Rocek-Verlinde duality procedure. Finally, as a new development in this direction, we study the gravitational duality in Hitchin&#x00027;s gravity in seven and six dimensions and their relation is also discussed.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>form gravity</kwd>
<kwd>duality-weak strong and gravitational duality</kwd>
<kwd>topological M-theory</kwd>
<kwd>topological gravity</kwd>
<kwd>field theory</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="0"/>
<table-count count="0"/>
<equation-count count="68"/>
<ref-count count="41"/>
<page-count count="8"/>
<word-count count="5733"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1. Introduction</title>
<p>In general terms, <italic>duality</italic> consists of two descriptions of a physical system through different degrees of freedom. There are different kinds of dualities and they have been extremely useful to uncover the underlying dynamics of strong coupling gauge theories in various dimensions and those of the diverse string theories [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>].</p>
<p>In some cases this relation involves the inversion of the coupling constant in such a way that non-perturbative phenomena of the original degrees of freedom can be mapped to a perturbative theory of the dual degrees of freedom. This duality is termed <italic>S</italic>-duality and it will be the subject of the present article in the context of gravitational theories. Here we will not intend to give an exhaustive, complete and detailed overview on this subject, which is out of our scope. Thus for a general review, see for instance [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] and references therein.</p>
<p>The paradigmatic example satisfying the property of duality is the Maxwell theory with magnetic charges and magnetic currents. At the present time a lot has been understood about duality in gauge theories. The most relevant examples are the <inline-formula><mml:math id="M3"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x0003D; 4 supersymmetric gauge theories in four dimensions, where the Montonen-Olive duality [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] was proved [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>], and the Seiberg-Witten duality for <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x0003D; 2 theories (see for instance, [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]). Further, a duality that relates a gravitational theory (or a string theory) and a conformal gauge theory, as in the case of gauge/gravity correspondence, has also been studied with quite detail [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. However, much of the general work on duality has been done using the Feynman functional integral and it has not been considered as a well established mathematical result. This has motivated many mathematicians and mathematical physicists to work on rigorous proofs to support these results.</p>
<p>The case of duality between two gravitational theories is the so called <italic>gravitational duality</italic>. At the present time this duality has not been exhaustively understood and it is a conjectured symmetry existing in some gravity theories or in the gravitational sector of some higher-dimensional supergravity or superstring theories; some advances have been reported in the literature [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. In fact, the reach of this analysis is not comparable with those obtained in supersymmetric Yang-Mills theories or superstring theories. In these latter theories the power of strong/weak duality and T-duality in superstring theories has allowed to compute many non-trivial observables carrying much information on the system [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
<p>Very recently new advances in duality have been done in the context of condensed matter systems, see for instance [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. There is a conjecture asserting that a fermionic system coupled to a Chern-Simons field is dual to a Chern-Simons gauged Wilson-Fisher bosonic theory. This conjecture has been proved for the case of negative mass deformation of the fermionic theory [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>].</p>
<p>In Dijkgraaf et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] the so called <italic>topological M-theory</italic> has been proposed. This is a gravity theory of three-forms on a seven-dimensional manifold of <italic>G</italic><sub>2</sub>-holonomy, which has been regarded as a master system from which it is possible to obtain, by dimensional reduction, the different <italic>form theories of gravity</italic> in lower dimensions, six, four and three. Among the known theories of gravity are: In six dimensions, on a Calabi-Yau manifold, there are two theories of gravity describing the moduli of complex structures and the K&#x000E4;hler cone, i.e., the so called Kodaira-Spencer gravity [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], and the K&#x000E4;hler gravity [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] respectively. Further, in four dimensions there is Pleba&#x00144;ski gravity [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] and in three dimensions Chern-Simons gravity [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>The action principle for topological M-theory is Hitchin&#x00027;s functional defined as the integration of the volume form in seven dimensions, constructed with the <italic>G</italic><sub>2</sub>-holonomy invariant forms or calibrations [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. Volume functionals in six dimensions also have been constructed by Hitchin [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. These actions reflect the possibility of constructing volumes in terms of the K&#x000E4;hler structure or the complex structure of the underlying six-manifold. In Dijkgraaf et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] it was showed that these six-dimensional Hitchin&#x00027;s functionals are related to the topological string theories of A and B types. Also topological M-theory has been proposed as a master system to derive all the form gravity theories in dimensions lower or equal to seven [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. This theory has motivated recent work in exploring some new relations between Hitchin&#x00027;s functionals in seven and six-dimensions and form gravity theories in four and three dimensions [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>].</p>
<p>In the present paper we give first a general overview of the case of non-abelian dualities in various gravity theories developed by the authors in Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. These works were done motivated from Ganor and Sonnenschein [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], Mohammedi [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], Lozano [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], and Kehagias [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], which were based on the Rocek and Verlinde duality given in Rocek and Verlinde [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>], and in the Buscher duality algorithm [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>].</p>
<p>A version of linearized gravitational duality was proposed in Nieto [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>] based on our results mentioned in the previous paragraph. Recently this subject has been intensively studied with very interesting results, see for instance [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>], and references therein. It is not our purpose to overview this subject here.</p>
<p>Finally, as a new development in this direction, we study the gravitational duality of Hitchin&#x00027;s functional in seven dimensions and its relationship to the gravitational duality algorithm in the corresponding six-dimensional theories.</p>
<p>In section 2 we give a brief review on the work performed by our group regarding non-abelian gravitational duality. In section 3 we focus on the 3 dimensional Chern-Simons gravity where we describe in detail the duality algorithm. Section 4 is devoted to study the gravitational duality in the topological M-theory [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], which is described by using the Hitchin&#x00027;s functionals [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] in seven-dimensional manifold with <italic>G</italic><sub>2</sub>-holonomy. Further, the six-dimensional Hitchin&#x00027;s functionals [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] are discussed. We find the corresponding dual actions by using the duality algorithm. Moreover, using a relation of Hitchin&#x00027;s functionals in six and seven dimensions, given via the Hamiltonian flow, we prove that the duality in the six-dimensional model is obtained from the duality in the seven dimensional theory. Thus the parent action in the six-dimensional theory follows from the corresponding action in the seven-dimensional case. Finally in section 5 we give our final remarks.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2. Gravitational duality in form theories of gravity</title>
<p>In this section we overview the idea of gravitational duality. There are many conceptions of this duality. We are going to give a path to our work. We will not intend to give a historical and detailed view on the subject here. For a review about work done on the different visions of gravitational duality and the development in early stages, see [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>].</p>
<p>First of all, we review some aspects from Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. This work was inspired by the work in Ganor and Sonnenschein [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], where a dual action for non-supersymmetric pure Yang-Mills theories is given. We start from the partition function</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M5"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M6"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. After integration of the auxiliary field <italic>G</italic> one get the original Yang-Mills Lagrangian <inline-formula><mml:math id="M7"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In order to get the dual action, one can integrate with respect to the gauge field <italic>A</italic>, from which follows [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M8"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo class="qopname">det</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M9"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. This is an action of the Freedman-Townsend type [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. Note that in these computations it was not necessary to relate <inline-formula><mml:math id="M10"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math id="M11"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> by any specific metric, the only condition is invariance under the required symmetries. This formulation can be generalized for a Lagrangian <italic>L</italic>(<inline-formula><mml:math id="M12"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula>), which could also depend on other fields. Consider the associated partition function</p>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M13"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Proceeding as in the case of (1), after integration of <italic>A</italic> the partition function becomes</p>
<disp-formula id="E4"><label>(4)</label><mml:math id="M14"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo class="qopname">det</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For example, if <inline-formula><mml:math id="M15"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D524;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, is defined through some metric &#x1D524;. After integration of <inline-formula><mml:math id="M17"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> the partition function becomes</p>
<disp-formula id="E5"><label>(5)</label><mml:math id="M18"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This formulation has been applied in Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] to topological gravity, considering the Pontryagin and Euler topological invariants <inline-formula><mml:math id="M19"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M20"><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M21"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M22"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>a, b, c, d</italic> are Minkowski indices, <inline-formula><mml:math id="M23"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the spin connection and <inline-formula><mml:math id="M24"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M25"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Thus the gauge group is <italic>SO</italic>(3, 1). In this case in (5) we take <inline-formula><mml:math id="M26"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M27"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, respectively <inline-formula><mml:math id="M28"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M29"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M30"><mml:msub><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> &#x02212;&#x003B7;<sub><italic>ad</italic></sub>&#x003B7;<sub><italic>bc</italic></sub>). In fact, the equivalence of <italic>SO</italic>(3, 1) with <italic>SL</italic>(2, <bold>C</bold>) &#x000D7; <italic>SL</italic>(2, <bold>C</bold>) leads to the decomposition into self-dual and anti-self-dual metrics <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:msubsup><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:msubsup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Hence it is enough to consider <inline-formula><mml:math id="M33"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M34"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M35"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M36"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M37"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M38"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M39"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>For the MacDowell-Mansouri theory worked out in Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] we have considered the classically equivalent formulation <inline-formula><mml:math id="M40"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M41"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, hence it is sufficient to consider the self-dual action</p>
<disp-formula id="E7"><label>(6)</label><mml:math id="M42"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M43"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the <italic>ISO</italic>(1, 3) field strength. In this case the partition function is given by</p>
<disp-formula id="E9"><label>(7)</label><mml:math id="M44"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x003BA;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mo>&#x000A0;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the &#x0002A; corresponds to the Hodge dual. In this expression, the integration must be made considering the redundancy of the self-dual integration variables, as can be seen from the following identities: <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M46"><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M47"><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. Thus, integrating successively the quadratic terms in <inline-formula><mml:math id="M48"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M49"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M50"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, we get</p>
<disp-formula id="E11"><label>(8)</label><mml:math id="M51"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>det</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0200A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>&#x003BA;</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0200A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the integration over <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi></mml:math></inline-formula>e stands for integration over <inline-formula><mml:math id="M53"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M54"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. After integration of <inline-formula><mml:math id="M55"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, it follows the dual partition function of (7)</p>
<disp-formula id="E13"><label>(9)</label><mml:math id="M56"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mi>det</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0200A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>det</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0200A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0200A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>&#x003BA;</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The MacDowell-Mansouri gravity can be generalized to supergravity. This is done simply by promoting the gauge group SO(3,2) to the supergroup OSp(1|4). This theory was also studied in the context of gravitational duality and a parent action was constructed and its dual action was given in Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].</p>
<p>For 3D Chern-Simons theories this approach simplifies considerably. In this case we have <italic>L</italic><sub><italic>CS</italic></sub> &#x0003D; <italic>Tr</italic> (<italic>AH</italic>(<italic>A</italic>)), where <italic>H</italic>(<italic>A</italic>) is a (<italic>D</italic>&#x02212;1) form. We exemplify it for <italic>D</italic> &#x0003D; 3, and following [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>], consider the parent action <inline-formula><mml:math id="M57"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, i.e.</p>
<disp-formula id="E14"><label>(10)</label><mml:math id="M58"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003B1;, &#x003B2;, &#x003B3; and &#x003B7; are constants. We show that independently of the integration order in the partition function, the resulting dual action is the same (self-dual). In the next section we make it explicitly since it is an important example in order to compare with the dual actions of Hitchin&#x00027;s functionals in seven and six dimensions (see section 4).</p>
<p>If we integrate first over <italic>G</italic> in the partition function</p>
<disp-formula id="E15"><label>(11)</label><mml:math id="M59"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>we get</p>
<disp-formula id="E16"><label>(12)</label><mml:math id="M60"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>from which, after integration over <inline-formula><mml:math id="M61"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> gives</p>
<disp-formula id="E18"><label>(13)</label><mml:math id="M62"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo class="qopname">det</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Now, if we integrate over <inline-formula><mml:math id="M63"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> in (11), we get</p>
<disp-formula id="E19"><label>(14)</label><mml:math id="M64"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Integrating now over <italic>A</italic> and after the change <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> it yields</p>
<disp-formula id="E20"><label>(15)</label><mml:math id="M66"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo class="qopname">det</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and, otherwise, integrating over <italic>G</italic> gives (13).</p>
<p>Finally, the integration over <italic>A</italic> and then over <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> can be performed if we observe that the parent action (10) can be rewritten, after partial integration for the third term and simple algebraic manipulations, as</p>
<disp-formula id="E22"><label>(16)</label><mml:math id="M68"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x0200A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M69"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M71"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M73"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Thus, the integration over <italic>A</italic> and <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> in the partition function (11), leads to the integration of the first two gaussian terms in the partition function of (16), whose contributions cancel up to a factor, following (17).</p>
<p>Therefore, the parent action (10) leads to the dual partition functions (13) and (17). The dependence of the coupling constants in the determinants in these partition functions can be eliminated by rescalings, after which both actions coincide with</p>
<disp-formula id="E23"><label>(17)</label><mml:math id="M75"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where constant factors have been discarded and for (17) a parity transformation <italic>G</italic> &#x02192; &#x02212;<italic>G</italic> must be made. Note that apparently the partition functions (13) and (17) have inverted coupling constants, but after the preceding rescalings, they have the same dependence on the coupling constants. This is a characteristic of 3 dimensional Chern-Simons.</p>
<p>Gravity in three dimensions is also described as a gauge theory. This is a Chern-Simons theory with gauge group being <italic>SO</italic>(2, 2), <italic>ISO</italic>(1, 3) and <italic>SO</italic>(1, 3) according if the cosmological constant takes negative, zero o positive values. These theories also do admit a dual gravitational description and this was described in Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. This will be reviewed in the next section. The generalization to Chern-Simons supergravity is also obtained by promoting for instance the group SO(2, 2) to the supergroup Osp(2, 2|1). The analysis of the gravitational duality was performed in Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
<p>Finally for the Pleba&#x00144;ski formulation, which is also known as of the BF-type, it is somewhat different. In order to analyze it, we consider the original complex version with a <italic>SU</italic>(2) symmetry and an action [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, where &#x003D5; is a traceless Lagrange multiplier matrix. The solution of the constraints <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M78"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, which substituted into the action gives the Palatini action. Following the previous analysis, we consider the parent action</p>
<disp-formula id="E24"><label>(18)</label><mml:math id="M79"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>First we observe that the quadratic form in &#x003A3;, the last term, cannot be integrated in combination with the first term to give a <inline-formula><mml:math id="M80"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula><sup>2</sup> term, because &#x003D5; is traceless, and the first term is contracted with &#x003B4;<sub><italic>ij</italic></sub>. Furthermore, similar to the Chern-Simons case, the integrations over <inline-formula><mml:math id="M81"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <italic>G</italic>, and over <inline-formula><mml:math id="M82"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> and &#x003A3;, give all of them the Pleba&#x00144;ski action</p>
<disp-formula id="E26"><label>(19)</label><mml:math id="M83"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>However, the integration over &#x003C9;, <inline-formula><mml:math id="M84"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <italic>G</italic> in (18) gives</p>
<disp-formula id="E27"><label>(20)</label><mml:math id="M85"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>det</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M86"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3. Gravitational duality in 3D Chern-Simons gravity</title>
<p>In the present section we explain the details of gravitational duality for the Chern-Simons theory in three dimensions. This subject has been discussed in the previous section for a general Chern-Simons theory. However here we intend to exhibit the details corresponding to gravitational Chern-Simons.</p>
<p>2&#x0002B;1 gravity dimensions is a theory that has played a very important role as a toy model of four dimensional general relativity at the classical and quantum levels. In Witten [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] 2&#x0002B;1 gravity was described in terms of the standard and exotic actions. In Garcia-Compean et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] we showed that both actions correspond to the self-dual and anti-self-dual of the Chern-Simons actions with respect the Lorentz gauge group. The given Lie algebras <bold>g</bold> of the gauge groups have three generators constructed with four capital Latin letters <italic>A, B, C, D</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, 3 and correspond to <bold>g</bold> &#x0003D; <bold>so</bold>(3, 1) and <bold>g</bold> &#x0003D; <bold>so</bold>(2, 2) for &#x003BB; &#x0003E; 0 and &#x003BB; &#x0003C; 0 respectively. The Lie algebra <bold>g</bold> is generated by <italic>M</italic><sub><italic>AB</italic></sub>, which satisfy <inline-formula><mml:math id="M87"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M88"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are its corresponding structure constants.</p>
<p>Consider the non-abelian Chern-Simons action</p>
<disp-formula id="E29"><label>(21)</label><mml:math id="M89"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">Tr</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>g</italic> is the Chern-Simons coupling, <inline-formula><mml:math id="M90"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula> and Tr is a quadratic form of <bold>g</bold> such that it satisfies Tr(<italic>M</italic><sub><italic>AB</italic></sub><italic>M</italic><sub><italic>CD</italic></sub>) &#x0003D; &#x003B7;<sub>(<italic>AC</italic></sub>&#x003B7;<sub><italic>BD</italic>)</sub>. The gauge field <inline-formula><mml:math id="M91"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and the <italic>H</italic>-field <inline-formula><mml:math id="M92"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. In local coordinates we have</p>
<disp-formula id="E30"><label>(22)</label><mml:math id="M93"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The duality algorithm require to propose a <italic>parent action</italic>, which in [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] has been proposed as</p>
<disp-formula id="E31"><label>(23)</label><mml:math id="M94"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E32"><label>(24)</label><mml:math id="M95"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The duality algorithm allows to recover the original action (22) after an integration with respect the Lagrange multipliers <italic>B</italic> and <italic>G</italic>. In fact, in the preceding section we have presented a somewhat more general parent action, although the details of the computations in [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] are the same, in such a way that the resulting actions, with <italic>a</italic> &#x0003D; &#x02212;<italic>g</italic>/4&#x003C0;, <italic>b</italic> &#x0003D; 1 and <italic>c</italic> &#x0003D; 1, are</p>
<disp-formula id="E33"><label>(25)</label><mml:math id="M96"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Whereas the dual one is</p>
<disp-formula id="E34"><label>(26)</label><mml:math id="M97"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In Chern-Simons gravity Newton&#x00027;s gravitational constant <italic>G</italic><sub><italic>N</italic></sub> is related to the Chern-Simons coupling constant <italic>g</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] i.e.</p>
<disp-formula id="E35"><label>(27)</label><mml:math id="M98"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In the context of Abelian Chern-Simons theory, this duality was previously working out by Balchandran [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]. In particular, it was shown that in the Abelian case, the consistency of the dual theory requires from periodic boundary conditions for the dual fields <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. More recently this duality symmetry has been explored in the context of supersymmetric Chern-Simons QED [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. Finally a more exhaustive analysis was carried out in Witten [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4. Gravitational duality in Hitchin&#x00027;s gravity theories</title>
<p>In this section we will discuss the so called topological M-theory [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. This is a theory in a seven-dimensional manifold <italic>X</italic> with <italic>G</italic><sub>2</sub>-holonomy and stable real 3 and 4-forms &#x003A6; and <italic>G</italic> &#x0003D; &#x022C6;&#x003A6;. The Hitchin&#x00027;s functionals [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] describing the volume of the seven-manifold <italic>X</italic> in terms of the stable forms are given by</p>
<disp-formula id="E36"><label>(28)</label><mml:math id="M100"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E37"><label>(29)</label><mml:math id="M101"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The critical points of these actions determine special geometric structures on <italic>X</italic>. For instance the variation of Equation (28) determines a metric with <italic>G</italic><sub>2</sub>-holonomy which can be constructed through solutions of equations of motion</p>
<disp-formula id="E38"><label>(30)</label><mml:math id="M102"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Another form we can see that this is true is as follows. If one takes &#x003A6; to be an exact form: &#x003A6; &#x0003D; <italic>dB</italic> with <italic>B</italic> being a two form on <italic>X</italic>. Then immediately one has <italic>d&#x003A6;</italic> &#x0003D; 0. Then the variation of the volume (28) is given by</p>
<disp-formula id="E39"><label>(31)</label><mml:math id="M103"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Taking into account that &#x003A6; &#x0003D; <italic>dB</italic> we have</p>
<disp-formula id="E40"><label>(32)</label><mml:math id="M104"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then we have that Equation (30) are fulfilled. Similarly this procedure can ba carried out for Equation (29).</p>
<p>A similar procedure can be implemented for Equation (29). It is easy to see that the corresponding equations of motion are</p>
<disp-formula id="E41"><label>(33)</label><mml:math id="M105"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For seven manifolds which are the global product <italic>X</italic> &#x0003D; <italic>M</italic> &#x000D7; <italic>I</italic>, where <italic>I</italic> is the finite interval. The stable forms in the 7-dimensional theory induce stable forms in the 6-dimensional theory through a Hamiltonian flow. This determines the form of &#x003A6; and &#x022C6;&#x003A6; in terms of the 6-dimensional stable real 3-form &#x003C1; and 2-form <italic>k</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. This is given by</p>
<disp-formula id="E42"><label>(34)</label><mml:math id="M106"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M107"><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In terms of stable forms &#x003C1; and <italic>k</italic> the Hitchin&#x00027;s action is written as [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]</p>
<disp-formula id="E43"><label>(35)</label><mml:math id="M108"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E45"><label>(36)</label><mml:math id="M109"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E46"><label>(37)</label><mml:math id="M110"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Variations of (36) and (37) with respect to &#x003C1; and <italic>k</italic> respectively lead to the following equations of motion</p>
<disp-formula id="E47"><label>(38)</label><mml:math id="M111"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The first equation implies the existence of a closed holomorphic and invariant (0, 3) form &#x003A9; on <italic>M</italic> with <italic>d&#x003A9;</italic> &#x0003D; 0 and the existence of a K&#x000E4;hler form <italic>k</italic> on <italic>M</italic>. That means that <italic>M</italic> is a Calabi-Yau manifold.</p>
<sec>
<title>4.1. Gravitational duality in topological M-theory</title>
<p>In this subsection we will find the dual action to the Hitchin&#x00027;s actions (28) and (29). In order to do that we consider the following parent action</p>
<disp-formula id="E48"><label>(39)</label><mml:math id="M112"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003A6;, <italic>B</italic>, &#x0039B; belong to &#x003A9;<sup>3</sup>(<italic>X</italic>) and <italic>a</italic>, <italic>b</italic> and <italic>c</italic> are undetermined constants. Integrating out with respect to the Lagrange multipliers &#x0039B; and <italic>B</italic> we will regain the original action (28). Thus in Euclidean signature</p>
<disp-formula id="E49"><label>(40)</label><mml:math id="M113"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">{</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>after integration we have</p>
<disp-formula id="E50"><label>(41)</label><mml:math id="M114"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>If we select the constants, <italic>b</italic> &#x0003D; 1 and <italic>c</italic> &#x0003D; &#x02212;1, then</p>
<disp-formula id="E51"><label>(42)</label><mml:math id="M115"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>If we take <italic>a</italic> &#x0003D; 1 then</p>
<disp-formula id="E52"><label>(43)</label><mml:math id="M116"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Now we can obtain the dual action by integrating out (40) with respect to <italic>B</italic> and &#x003A6;</p>
<disp-formula id="E53"><label>(44)</label><mml:math id="M117"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">{</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Integrating out first with respect to <italic>B</italic> we get</p>
<disp-formula id="E54"><label>(45)</label><mml:math id="M118"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy="true">[</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">]</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Further integration with respect to &#x003A6; leads to the dual action</p>
<disp-formula id="E55"><label>(46)</label><mml:math id="M119"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>As in the derivation of action (42) we have</p>
<disp-formula id="E56"><label>(47)</label><mml:math id="M120"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Thus the dual action looks exactly of the same form as the Hitchin&#x00027;s action (42) but with the coupling constant inverted and interchanging the original degrees of freedom &#x003A6; by the dual variables &#x0039B;, which are the Lagrange multipliers.</p>
<p>Once again if <italic>a</italic> &#x0003D; 1 we have</p>
<disp-formula id="E57"><label>(48)</label><mml:math id="M121"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E58"><label>(49)</label><mml:math id="M122"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is immediate to see that the equations of motion associated to the dual action (49) are</p>
<disp-formula id="E59"><label>(50)</label><mml:math id="M123"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then we conclude that the topological M-theory with action (28) is self-dual.</p>
</sec>
<sec>
<title>4.2. Derivation of the parent action in six dimensions from topological M-theory</title>
<p>As we mentioned before action (28) can be reduced to a theory in six dimensions which is the linear combination given by (35). Now we will show that under certain conditions the duality algorithm in the seven dimensional theory can be induced to a duality procedure in six dimensions from the action (39).</p>
<p>In addition to Equation (34) we have</p>
<disp-formula id="E60"><label>(51)</label><mml:math id="M124"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and something similar happens for the Lagrange multiplier</p>
<disp-formula id="E61"><label>(52)</label><mml:math id="M125"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x022C6;</mml:mo><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We impose that all of them satisfy the Calabi-Yau condition</p>
<disp-formula id="E62"><label>(53)</label><mml:math id="M126"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Moreover we assume the same dependence for <inline-formula><mml:math id="M127"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M128"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. That is, if we have <inline-formula><mml:math id="M129"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, this implies that &#x003C1; &#x0003D; &#x003BB;<sub>3</sub>. With these conditions it is possible to show that the parent action (39) can be reduced to the linear combination of two parent actions in six dimensions</p>
<disp-formula id="E63"><label>(54)</label><mml:math id="M130"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E64"><label>(55)</label><mml:math id="M131"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E65"><label>(56)</label><mml:math id="M132"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
</sec>
<sec>
<title>4.3. Gravitational duality in six dimensions</title>
<p>Now we describe the duality in six dimensions. We start from the action (55). Integrating out with respect the Lagrange multiplier <inline-formula><mml:math id="M133"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> we go back to the original action</p>
<disp-formula id="E66"><label>(57)</label><mml:math id="M134"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>If we take <italic>a</italic> &#x0003D; <italic>b</italic> &#x0003D; 1 and <italic>c</italic> &#x0003D; &#x02212;1 as before. Then we get</p>
<disp-formula id="E67"><label>(58)</label><mml:math id="M135"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Now the dual action can be obtained by calculating the effective action and integrating out with respect to <italic>b</italic><sub>3</sub> and then with respect to <inline-formula><mml:math id="M136"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. This is given by</p>
<disp-formula id="E68"><label>(59)</label><mml:math id="M137"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">{</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">^</mml:mo></mml:mover><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Integration with respect to <italic>b</italic><sub>3</sub> yields</p>
<disp-formula id="E69"><label>(60)</label><mml:math id="M138"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>D</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Now we use the arguments given after Eq. (53), integration on <inline-formula><mml:math id="M139"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M140"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be expressed as integrations with respect to &#x003C1; and &#x003BB;<sub>3</sub>, then</p>
<disp-formula id="E70"><label>(61)</label><mml:math id="M141"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>D</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then integration with respect to &#x003C1; determines the dual theory</p>
<disp-formula id="E71"><label>(62)</label><mml:math id="M142"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Again, for <italic>b</italic> &#x0003D; 1 and <italic>c</italic> &#x0003D; &#x02212;1 we have</p>
<disp-formula id="E72"><label>(63)</label><mml:math id="M143"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is a self-dual theory that inverts the coupling <italic>a</italic> and interchanges the original degrees of freedom &#x003C1; by &#x003BB;<sub>3</sub>.</p>
<p>We now discuss the duality coming from the parent action (56). Once again integration with respect to the Lagrange multiplier <inline-formula><mml:math id="M144"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> leads to the original action</p>
<disp-formula id="E73"><label>(64)</label><mml:math id="M145"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Finally we will get the dual action. Before that we make the assumption that the Lagrange multiplier <inline-formula><mml:math id="M146"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be rewritten as</p>
<disp-formula id="E74"><label>(65)</label><mml:math id="M147"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The dual action is then defined by</p>
<disp-formula id="E75"><label>(66)</label><mml:math id="M148"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">{</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">{</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">}</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Integration with respect to the field <italic>b</italic><sub>2</sub> including condition (65) leads to</p>
<disp-formula id="E76"><label>(67)</label><mml:math id="M149"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>D</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Finally integration with respect to <italic>k</italic> determines the dual theory for <italic>a</italic> &#x0003D; <italic>b</italic> &#x0003D; 1 and <italic>c</italic> &#x0003D; &#x02212;1</p>
<disp-formula id="E77"><label>(68)</label><mml:math id="M150"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5. Final remarks</title>
<p>In the present article we give an overview of some of our results regarding gravitational duality in some gravity theories [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. In these papers we found some explicit dual actions to some specific theories of gravity. The duality procedure was implemented from the Rocek-Verlinde non-abelian duality algorithm applied to Yang-Mills theories [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>].</p>
<p>In section 2, we reviewed the gravitation duality in a unified framework that contains the cases of topological gravity, MacDowell-Mansouri gravity, Chern-Simons gravity and BF-gravity. In order to present a complete case, in section 3 we overview in more detail the corresponding gravitational duality to Chern-Simons gravity in 2&#x0002B;1 dimensions.</p>
<p>In section 4 we give a new contribution to the subject. We apply for the first time the duality algorithm to the Hitchin&#x00027;s volume functionals in seven and six dimensions. Hitchin&#x00027;s functional in seven dimensions is the starting point to define topological M-theory [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. In the present article we find the dual action which is written in terms of the dual degrees of freedom &#x0039B; and it is observed to be <italic>self-dual</italic> since it has the same form as the original action. Furthermore the dual action has inverted the coupling constant. Moreover the dual theory has the same equations of motion (50) than the original theory. Thus they have the same dynamics and both theories are classically equivalent.</p>
<p>The duality algorithm was also implemented for the Hitchin&#x00027;s functionals in six dimensions. In this case we have two volume functionals <italic>V</italic><sub><italic>H</italic></sub>(&#x003C1;) and <italic>V</italic><sub><italic>S</italic></sub>(&#x003C3;). We have found the dual actions for such functionals given by expressions (63) and (68). Moreover we showed that the corresponding parent giving rise to these actions given by expressions (55) and (56) follows, under certain sensible conditions, from the parent action of the topological M-theory (39). Thus we find that the duality algorithm in six dimensions come from the duality procedure of the underlying seven-dimensional theory. It is expected that this connection can be carried out to other duality procedures in form theories of gravity in lower dimensions. In a future work we expect to report our results in the search of this web of dualities from M-theories to lower dimensions including the four and three dimensions. It would be interesting to investigate if the recent results [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], will be of some relevance in this analysis.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author contributions</title>
<p>All authors listed have made a substantial, direct and intellectual contribution to the work, and approved it for publication.</p>
<sec>
<title>Conflict of interest statement</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>HG-C thanks the Universidad de Guanajuato and OO for hospitality during the sabbatical stay. CR thanks VIEP-BUAP and PFCE-SEP for the financial support. OO was supported by CONACyT: Project 257919; Universidad de Guanajuato: Project CIIC130/2018 and PRODEP.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Giveon</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Kutasov</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>Brane dynamics and gauge theory</article-title>. <source>Rev Mod Phys.</source> (<year>1999</year>) <volume>71</volume> 983. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.71.983</pub-id></citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nurmagambetov</surname> <given-names>AJ</given-names></name></person-group>. <article-title>Duality-symmetric approach to general relativity and supergravity</article-title>. <source>SIGMA</source> (<year>2006</year>) <volume>2</volume>:<fpage>20</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dehouck</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Gravitational duality in General Relativity and Supergravity theories</article-title>. <source>Nucl Phys Proc Suppl</source> (<year>2011</year>) <volume>216</volume>:<fpage>223</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysbps.2011.04.161</pub-id></citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Olive</surname> <given-names>DI</given-names></name></person-group>. <article-title>Introduction to electromagnetic duality</article-title>. <source>Nucl Phys Proc Suppl.</source> (<year>1997</year>) <volume>58</volume>:<fpage>43</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0920-5632(97)00412-X</pub-id></citation></ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Vafa</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Witten</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>A Strong coupling test of S duality</article-title>. <source>Nucl Phys B.</source> (<year>1994</year>) <volume>431</volume>:<fpage>3</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0550-3213(94)90097-3</pub-id></citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Alvarez-Gaume</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Hassan</surname> <given-names>SF</given-names></name></person-group>. <article-title>Introduction to S duality in N=2 supersymmetric gauge theories: a Pedagogical review of the work of Seiberg and Witten</article-title>. <source>Fortsch Phys.</source> (<year>1997</year>) <volume>45</volume>:<fpage>159</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/prop.2190450302</pub-id></citation></ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Aharony</surname> <given-names>O</given-names></name></person-group>. <article-title>Gubser, SS, Maldacena JM, Ooguri H, Oz Y</article-title>. Large N field theories, string theory and gravity. <source>Phys Rept.</source> (<year>2000</year>) <volume>323</volume>:<fpage>183</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0370-1573(99)00083-6</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Giveon</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Porrati</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Rabinovici</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>Target space duality in string theory</article-title>. <source>Phys Rept.</source> (<year>1994</year>) <volume>244</volume>:<fpage>77</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-1573(94)90070-1</pub-id></citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Choudhury</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Dey</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Halder</surname> <given-names>I</given-names></name> <name><surname>Jain</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Janagal</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Minwalla</surname> <given-names>S</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Bose-Fermi Chern-Simons dualities in the higgsed phase</article-title>. (<year>2018</year>) arXiv:1804.08635 [hep-th].</citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dijkgraaf</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Gukov</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Neitzke</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Vafa</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Topological M-theory as unification of form theories of gravity</article-title>. <source>Adv Theor Math Phys.</source> (<year>2005</year>) <volume>9</volume>:<fpage>603</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4310/ATMP.2005.v9.n4.a5</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bershadsky</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Cecotti</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Ooguri</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Vafa</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Kodaira-Spencer theory of gravity and exact results for quantum string amplitudes</article-title>. <source>Commun Math Phys.</source> (<year>1994</year>) <volume>165</volume>:<fpage>311</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF02099774</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bershadsky</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Sadov</surname> <given-names>V</given-names></name></person-group>. <article-title>Theory of Kahler gravity</article-title>. <source>Int J Mod Phys A</source> (<year>1996</year>) <volume>11</volume>:<fpage>4689</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0217751X96002157</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Pleba&#x00144;ski</surname> <given-names>JF</given-names></name></person-group>. <article-title>On the separation of Einsteinian substructures</article-title>. <source>J Math Phys.</source> (<year>1977</year>) <volume>18</volume>:<fpage>2511</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.523215</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Achucarro</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Townsend</surname> <given-names>PK</given-names></name></person-group>. <article-title>A Chern-Simons action for three-dimensional anti-De Sitter supergravity theories</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>1986</year>) <volume>180</volume>:<fpage>89</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-2693(86)90140-1</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Witten</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>(2&#x0002B;1)-Dimensional gravity as an exactly soluble system</article-title>. <source>Nucl Phys B.</source> (<year>1988</year>) <volume>311</volume>:<fpage>46</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0550-3213(88)90143-5</pub-id></citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Carlip</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <source>Quantum Gravity in 2&#x0002B;1 Dimensions</source>. <publisher-loc>Davis</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1998</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/CBO9780511564192</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">28163645</pub-id></citation></ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hitchin</surname> <given-names>NJ</given-names></name></person-group>. <source>Stable Forms and Special Metrics</source>. (<year>2001</year>) math/0107101 [math-dg].</citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hitchin</surname> <given-names>NJ</given-names></name></person-group>. <article-title>The geometry of three-forms in six dimensions</article-title>. <source>J Diff Geom.</source> (<year>2000</year>) <volume>55</volume>:<fpage>547</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Herfray</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Krasnov</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Scarinci</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Shtanov</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>A 4D gravity theory and G2-holonomy manifolds</article-title>. (<year>2016</year>) arXiv:1602.03428 [hep-th].</citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Herfray</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Krasnov</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Scarinci</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>6D Interpretation of 3D gravity</article-title>. <source>Class Quant Grav.</source> (<year>2017</year>) <volume>34</volume>:<fpage>45007</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6382/aa5727</pub-id></citation></ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Krasnov</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>General relativity from three-forms in seven dimensions</article-title>. <source>Phys Lett B</source> (<year>2017</year>) <volume>772</volume>:<fpage>300</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2017.06.025</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Garcia-Compean</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Obregon</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Plebanski</surname> <given-names>JF</given-names></name> <name><surname>Ramirez</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Towards a gravitational analog to S duality in nonAbelian gauge theories</article-title>. <source>Phys Rev D.</source> (<year>1998</year>) <volume>57</volume>:<fpage>7501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.57.7501</pub-id></citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Garcia-Compean</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Obregon</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Ramirez</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Gravitational duality in MacDowell-Mansouri gauge theory</article-title>. <source>Phys Rev D.</source> (<year>1998</year>) <volume>58</volume>:<fpage>104012</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.58.104012</pub-id></citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Garcia-Compean</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name> <name><surname>Obregon</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Ramirez</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Dual description of supergravity MacDowell-Mansouri theory</article-title>. <source>Phys Rev D.</source> (<year>1999</year>) <volume>59</volume>:<fpage>124003</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.59.124003</pub-id></citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Garcia-Compean</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Obregon</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Ramirez</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Sabido</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Remarks on (2&#x0002B;1) selfdual Chern-Simons gravity</article-title>. <source>Phys Rev D.</source> (<year>2000</year>) <volume>61</volume>:<fpage>085022</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.61.085022</pub-id></citation></ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Garcia-Compean</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Obregon</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Ramirez</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Sabido</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>On S duality in (2&#x0002B;1) Chern-Simons supergravity</article-title>. <source>Phys Rev D.</source> (<year>2001</year>) <volume>64</volume>:<fpage>024002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.64.024002</pub-id></citation></ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Garcia-Compean</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Obregon</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Ramirez</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>A Vector nonAbelian Chern-Simons duality</article-title>. <source>Phys Rev D.</source> (<year>2002</year>)<volume>65</volume>:<fpage>045006</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.65.045006</pub-id></citation></ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ganor</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Sonnenschein</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>The &#x00027;dual&#x00027; variables of Yang-Mills theory and local gauge invariant variables</article-title>. <source>Int J Mod Phys A.</source> (<year>1996</year>) <volume>11</volume>:<fpage>5701</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0217751X96002625</pub-id></citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mohammedi</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Classical duality in gauge theories</article-title>. (<year>1995</year>) hep-th/9507040.</citation></ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lozano</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>S duality in gauge theories as a canonical transformation</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>1995</year>) <volume>364</volume>:<fpage>19</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-2693(95)01081-1</pub-id></citation></ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kehagias</surname> <given-names>AA</given-names></name></person-group>. <article-title>A canonical approach to s duality in Abelian gauge theory</article-title>. (<year>1995</year>) hep-th/9508159.</citation></ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rocek</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Verlinde</surname> <given-names>EP</given-names></name></person-group>. <article-title>Duality, quotients, and currents</article-title>. <source>Nucl Phys B.</source> (<year>1992</year>) <volume>373</volume>:<fpage>630</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0550-3213(92)90269-H</pub-id></citation></ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Buscher</surname> <given-names>TH</given-names></name></person-group>. <article-title>A symmetry of the string background field equations</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>1987</year>) <volume>194</volume>:<fpage>59</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-2693(87)90769-6</pub-id></citation></ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Buscher</surname> <given-names>TH</given-names></name></person-group>. <article-title>Path Integral Derivation of Quantum Duality in Nonlinear Sigma Models</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>1988</year>) <volume>201</volume>:<fpage>466</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-2693(88)90602-8</pub-id></citation></ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name></person-group>. <article-title>S duality for linearized gravity</article-title>. <source>Phys Lett A.</source> (<year>1999</year>) <volume>262</volume>:<fpage>274</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0375-9601(99)00702-1</pub-id></citation></ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bunster</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Henneaux</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Hortner</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Gravitational electric-magnetic duality, gauge invariance and twisted self-duality</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2013</year>) <volume>46</volume>:<fpage>214016</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8113/46/26/269501</pub-id> Erratum: [<italic>J Phys A</italic> (2013) 46:269501 ] <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8113/46/21/214016</pub-id></citation></ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bunster</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Henneaux</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>H&#x000F6;rtner</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Leonard</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Supersymmetric electric-magnetic duality of hypergravity</article-title>. <source>Phys Rev D</source> (<year>2014</year>) <volume>90</volume>:<fpage>45029</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.95.069908</pub-id> Erratum: [<italic>Phys Rev D</italic> (2017) 95:69908] <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.90.045029</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Freedman</surname> <given-names>DZ</given-names></name> <name><surname>Townsend</surname> <given-names>PK</given-names></name></person-group>. <article-title>Antisymmetric tensor gauge theories and nonlinear sigma models</article-title>. <source>Nucl Phys B.</source> (<year>1981</year>) <volume>177</volume>:<fpage>282</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0550-3213(81)90392-8</pub-id></citation></ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Balachandran</surname> <given-names>AP</given-names></name> <name><surname>Chandar</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Sathiapalan</surname> <given-names>B</given-names></name></person-group>. <article-title>Chern-Simons duality and the quantum Hall effect</article-title>. <source>Int J Mod Phys A.</source> (<year>1996</year>) <volume>11</volume>:<fpage>3587</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0217751X96001693</pub-id></citation></ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kapustin</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Strassler</surname> <given-names>MJ</given-names></name></person-group>. <article-title>On mirror symmetry in three-dimensional Abelian gauge theories</article-title>. <source>JHEP</source> (<year>1999</year>) <volume>9904</volume>:<fpage>21</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1126-6708/1999/04/021</pub-id></citation></ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Witten</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>SL(2,Z) action on three-dimensional conformal field theories with Abelian symmetry</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Shifman</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Vainshtein</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Wheater</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>, editor <source>From Fields to Strings</source>, <volume>Vol. 2</volume>. <publisher-loc>Singapore</publisher-loc>: <publisher-name>World Scientific Publishing Co.</publisher-name> (<year>2005</year>), pp. <fpage>1173</fpage>&#x02013;<lpage>200</lpage>.</citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>