Interested Article - Изотопический спин

Изотопи́ческий спин (изоспи́н) — одна из внутренних характеристик ( квантовое число ), определяющая число зарядовых состояний адронов . В частности, протон и нейтрон (общее наименование этих элементарных частиц — нуклоны ) различаются значением проекции изоспина, тогда как абсолютные значения их изоспина одинаковы. Последнее выражает свойство изотопической инвариантности сильного взаимодействия . Понятие изотопического спина было введено Гейзенбергом в 1932 г.

Изоспин сохраняется во всех процессах, обусловленных сильным взаимодействием, однако нарушается в слабом и электромагнитном взаимодействии . Сохранение изоспина в сильных взаимодействиях позволяет приближённо вычислять сечения реакций и предсказывать структуру ядерных уровней в случаях, когда эффекты несохраняющих изоспин взаимодействий малы .

Характеристики

С точки зрения сильного взаимодействия, протон и нейтрон являются одинаковыми частицами, а многие другие свойства у них также близки. Поэтому была разработана модель, по которой любой нуклон обладает изотопическим спином, равным 1/2, у которого есть две возможные «проекции» в особом изотопическом пространстве . Когда проекция изотопического спина I _z равна +1/2, то нуклон становится протоном, а когда −1/2 — нейтроном. (Это соглашение о знаках принято в физике элементарных частиц; в ядерной физике для оси z изотопического пространства иногда выбирают противоположное направление , чтобы проекция изоспина нейтрона была равна +1/2 и суммарная проекция изоспина у большинства ядер была положительной).

Такое поведение изотопического спина выглядит естественным с точки зрения квантовой механики, поскольку в ней уже есть квантовое число с аналогичными свойствами — спин . По аналогии с этим названием и был введён термин «изотопический спин».

Изоспин I одинаков для всех адронов , образующих изотопический мультиплет , число адронов в таком мультиплете равно 2 I + 1. У каждого адрона в изомультиплете своя проекция изоспина I _z и свой электрический заряд , но одинаковы все остальные квантовые числа ( спин , чётность , барионное число , странность и т. д.). Так, изодублет нуклонов ( I = 1/2) состоит из двух членов: протона и нейтрона с I _z = ±1/2. Изотриплет пионов $\pi ^{+},\,\pi ^{0},\,\pi ^{-}$ имеет изоспин 1 и проекции изоспина +1, 0, −1.

См. также

Примечания

Heisenberg W. Zs. f. Phys., 77, 1 (1932)
, с. 7.
, с. 24.
, с. 191.
Например, в книге К. Н. Мухина «Введение в ядерную физику». М.: Атомиздат , 1974, применяется то же соглашение, что в физике элементарных частиц: изоспин протона равен +1/2.
Л. Валантэн. Субатомная физика: ядра и частицы / Перевод с фр. Н. Н. Колесникова. — М. : Мир , 1986. — Т. 2: Дальнейшее развитие. — С. 175. — 272 с. — 10 000 экз.