Loading AI tools
З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Ізотопічний спін або ізоспін — квантове число, що дає змогу трактувати елементарні частинки із близькими значеннями мас і схожими властивостями щодо взаємодії як стани однієї спільної родинної частинки.
Ізотопічний спін позначається зазвичай літерою I.
Наприклад, близькі за масою протон і нейтрон утворюють дублет станів нуклона. Ізотопічний спін для дублета дорівнює 1/2. При цьому протону приписується проєкція ізотопічного спіну +1/2, а нейтрону –1/2.
Відповідним чином піони складають триплет, а тому ізотопічний спін для них дорівнює 1: позитивному піону приписується проєкція +1, нейтральному 0, а негативному –1.
Загалом ізотопічний спін описується оператором, аналогічним оператору спіна, який діє в уявному ізотопічному просторі. Якби частинки взаємодіяли тільки через сильну взаємодію, то напрямок координатних осей у цьому просторі жодним чином не був би зв'язаний із будь-якою іншою характеристикою. Коли окрім сильної взаємодії присутня ще й електромагнітна взаємодія, то енергія частинки змінюється. Проєкція одної із компонент ізотопічного спіна на вибраний напрямок у ізотопічному просторі залежить від заряду частинки. Саме тому протон має проєкцію ізотопічного спіна 1/2, а нейтрон –1/2.
Загалом для вираження зв'язку між ізотопічним спіном і зарядом існує формула Гелл-Манна — Нісідзіми:
де e — елементарний заряд, — проєкція ізотопічного спіна, а число Y — однакове для всієї родини частинок. Це число називають гіперзарядом. Для нуклонів гіперзаряд дорівнює 1.
Поняття ізоспіна запровадив Вернер Гайзенберг у 1932 році для пояснення однакової поведінки нейтрона та протона у сильних взаємодіях.
В сучасній літературі, ізоспін (I) визначається як векторна величина, в якій u- та d-кварки отримують значення I = 1⁄2, причому третя компонента вектора (тобто, його z проєкція), що позначається як I3 або Iz, дорівнює 1⁄2 для u-кварка, та −1⁄2 для d-кварка. Всі інші кварки, за визначенням, мають I = 0 та I3 = 0. Таким чином, для всіх адронів,[1]
де nu та nd — кількість u- та d-кварків, відповідно.
У певній комбінації кварків, третя компонента вектора ізоспіна (I3) може бути або співнаправленою для обох кварків, або бути направленою в протилежні боки, таким чином визначаючи значення повного ізоспіна адрона. Адрони з однаковим кварковим складом але різним значенням ізоспіна (тобто, напрямом сумарного вектора ізоспіна) мають різні властивості.
Наприклад, s-кварк, разом з u- та d-кварками можуть сформувати баріон, причому є два різних способи комбінації ізоспіна в такому баріоні. Вектори ізоспіну u- та d-кварків можуть бути або співнаправленими або направленими в протилежні боки, утворюючи у підсумку баріон з ізоспіном 1 або 0. Стан з ізоспіном 1 (-гіперон) та стан з ізоспіном 0 (-гіперон) мають різні маси та різний час життя.
Номенклатура легких адронів історично побудована навколо ізоспіна.[2]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.