Izotopový spin

Izotopový spin (isospin) je jednou z vnitřních charakteristik ( kvantové číslo ), která určuje počet stavů náboje hadronů . Zejména proton a neutron (obecný název těchto elementárních částic  je nukleony ) se liší hodnotou projekce isospinu, zatímco absolutní hodnoty jejich isospinu jsou stejné. Ten vyjadřuje izotopovou neměnnou vlastnost silné interakce . Koncept izotopového spinu zavedl Heisenberg v roce 1932 [1] [2]

Isospin je konzervován ve všech procesech kvůli silné interakci, ale je narušen ve slabé a elektromagnetické interakci . Zachování isospinu v silných interakcích umožňuje přibližně vypočítat reakční průřezy a předpovědět strukturu jaderných hladin v případech, kdy jsou účinky nekonzervujících isospinových interakcí malé [3] [4] .

Charakteristika

Z hlediska silné interakce jsou proton a neutron stejné částice a mnoho dalších vlastností je jim také blízké. Proto byl vyvinut model, podle kterého má každý nukleon izotopový spin rovný 1/2, který má dvě možné "projekce" ve speciálním izotopovém prostoru . Když je projekce izotopového spinu I z rovna +1/2, pak se nukleon stane protonem a když -1/2 se stane neutronem. (Tato znaménková konvence je přijímána ve fyzice elementárních částic; v jaderné fyzice je někdy osa z izotopového prostoru [5] nastavena v opačném směru [6] , takže projekce izospinu neutronu je rovna +1/2 a projekce celkového isospinu pro většinu jader je pozitivní).

Toto chování izotopového spinu vypadá z hlediska kvantové mechaniky přirozeně, protože již má kvantové číslo s podobnými vlastnostmi - spin . Analogicky s tímto názvem byl zaveden termín „izotopový spin“.

Isospin I je stejný pro všechny hadrony , které tvoří izotopový multiplet , počet hadronů v takovém multipletu je 2 I  + 1. Každý hadron v izomultipletu má svou vlastní izospinovou projekci I z a svůj vlastní elektrický náboj , ale všechny ostatní kvanta čísla jsou stejná ( spin , parita , baryonové číslo , lichost atd.). Nukleonový izodublet ( I  = 1/2) se tedy skládá ze dvou členů: proton a neutron s I z  = ±1/2. Izotriplet pionu má isospin 1 a isospinové projekce +1, 0, −1.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Heisenberg W. Zs. F. Phys. 77 1 (1932)
  2. ↑ Fermi, 1956 , str. 7.
  3. ↑ Fermi, 1956 , str. 24.
  4. ↑ Širokov, 1980 , s. 191.
  5. ↑ Například v knize K. N. Mukhina „Úvod do jaderné fyziky“. Moskva: Atomizdat , 1974, platí stejná konvence jako ve fyzice elementárních částic: protonový isospin je +1/2.
  6. ↑ L. Valentin. Subatomární fyzika: jádra a částice / Přeloženo z francouzštiny. N. N. Kolesníková. - M .: Mir , 1986. - T. 2: Další vývoj. - S. 175. - 272 s. — 10 000 výtisků.

Literatura