Ізатапічны спін

Ізатапічны спін (ізаспін) — адна з унутраных характарыстык (квантавы лік), якая вызначае колькасць зарадавых станаў адронаў. У прыватнасці, пратон і нейтрон (агульнае найменне гэтых элементарных часціц — нуклоны) адрозніваюцца значэннем праекцыі ізаспіна, тады як абсалютныя значэнні іх ізаспіна аднолькавыя. Апошняе выказвае ўласцівасць ізатапічнай інварыянтнасці моцнага ўзаемадзеяння.

Водар у фізіцы элементарных часціц Г П

Водары і квантавыя лікі: Лептонны лік: L Барыённы лік: B Дзіўнасць: S Чароўнасць: C Хараство: B' Сапраўднасць: T Ізаспін: I ці Iz Слабы ізаспін: Tz Электрычны зарад: Q Камбінацыі: Гіперзарад: Y Y = 2(Q − Iz) Y = B + S + C + B' + T Слабы гіперзарад: YW YW = 2(Q − Tz) YW = B − L Гл. таксама: CPT-інварыянтнасць CKM-матрыца CP-інварыянтнасць Хіральнасць PMNS-матрыца

З пункту гледжання моцнага ўзаемадзеяння, пратон і нейтрон з'яўляюцца аднолькавымі часціцамі, а многія іншыя ўласцівасці ў іх таксама блізкія. Таму была распрацавана мадэль, па якой любы нуклон валодае ізатапічным спінам, роўным ¹⁄₂, у якога ёсць дзве магчымыя «праекцыі» ў адмысловай ізатапічнай прасторы. Калі праекцыя ізатапічнага спіна I_z роўная +¹⁄₂, то нуклон становіцца пратонам, а калі -¹⁄₂ — нейтронам. (Гэта пагадненне аб знаках прынята ў фізіцы элементарных часціц; ў ядзернай фізіцы для восі z ізатапічнай прасторы часам выбіраюць супрацьлеглы кірунак, каб праекцыя ізаспіна нейтрона была роўная +¹⁄₂ і сумарная праекцыя ізаспіна ў большасці ядраў была дадатнай).

Такія паводзіны ізатапічнага спіна выглядаюць натуральнымі з пункту гледжання квантавай механікі, паколькі ў ёй ужо ёсць квантавы лік з аналагічнымі ўласцівасцямі — спін. Па аналогіі з гэтай назвай і быў уведзены тэрмін «ізатапічны спін».

Паняцце ізатапічнага спіна было прапанавана ў 1936 Б. Касэнам і Э. Конданам. Ізаспін захоўваецца ва ўсіх працэсах, абумоўленых моцным узаемадзеяннем, аднак парушаецца ў слабым і электрамагнітным узаемадзеянні. Ізаспін I аднолькавы для ўсіх адронаў, якія ўтвараюць , лік адронаў ў такім мультыплете роўны 2I+1. У кожнага адрона ў ізамультыплеце свая праекцыя ізаспіна I_z і свой электрычны зарад, але аднолькавыя ўсе астатнія квантавыя лікі (спін, цотнасць, барыённы лік, дзіўнасць і г. д.). Так, ізодублет нуклоназ (I = ¹⁄₂) складаецца з двух членаў: пратона і нейтрона з I_z = ± ¹⁄₂. Ізатрыплет піёнаў ${\displaystyle \pi ^{+},\,\pi ^{0},\,\pi ^{-}}$ мае ізаспін 1 і праекцыі ізаспіна +1, 0, -1.

Захаванне ізаспіна ў моцных узаемадзеяннях дазваляе набліжана вылічаць сячэнні рэакцый і прадказваць структуру у выпадках, калі эфекты узаемадзеянняў, якія не захоўваюць ізаспін, малыя.

Зноскі

1. Напрыклад, у кнізе К.Н. Мухіна "Введение в ядерную физику", Атомиздат, М., 1974, прымяняецца тое жа пагадненне, што ў фізіцы элементарных часціц: ізаспін пратона роўны +¹⁄₂.

Гл. таксама

• Слабы ізаспін
• Законы захавання