Իզոտոպ սպին

Կաղապար:Frac սպինով բարիոն կազմող u-, d- կամ s- երեք քվարկների կոմբինացիան ձևավորում է բարիոնային դուբլետ։

Կաղապար:Frac սպինով բարիոն կազմող u-, d- կամ s- երեք քվարկների կոմբինացիան ձևավորում է բարիոնային օկտետ։

Իզոտոպ սպին, իզոսպին, նշանակումը՝ I, քվանտային թիվ, որը վերագրվում է ուժեղ փոխազդող մասնիկներին՝ հադրոններին։

Իզոտոպ սպինի գաղափարն առաջարկել է Վերներ Հայզենբերգը 1932 թ.՝ բացատրելու համար նոր հայտնաբերված նեյտրոնի սիմետրիաները.

• Նյետրոնի և պրոտոնի զանգվածը գրեթե նույնն է։ Չնայած պրոտոնի լիցքը դրական է, իսկ նեյտրոնը չեզոք է, նրանք բոլոր տեսանկյուններով գրեթե նույն մասնիկն են։
• Ուժեղ փոխազդեցության ուժը նուկլոնների որևէ զույգի միջև նույնն է՝ անկախ պրոտոն կամ նեյտրոն լինելուց։

Այսպիսով, իզոսպինը որպես հասկացություն ներկայացվեց մինչև 1960 թ.՝ քվարկային մոդելի ստեղծումը։ Իզոսպին տերմինը առաջարկել է Յուջին Վիգները 1937 թ.։

Իզոտոպ մուլտիպլետներ

Որոշակի իզոտոպ սպինը վերագրվում է հադրոնների այնպիսի խմբերին, որոնց կազմի մեջ մտնող մասնիկներն ունեն միևնույն քվանտային թվերը և տարբերվում են միայն էլեկտրական լիցքով։ Այդպիսի խմբերը կոչվում են իզոտոպ կամ լիցքային մուլտիպլետներ։ Մասնիկների թիվը տվյալ իզոտոպ մուլտիպլետում հավասար է $2I+I$-ի։ Նրանք տարբերվում են իզոտոպ սպինի երրորդ պրոյեկցիայով՝ $I_3$-ով, որն ընդունում է։$I_3=-I,-I+1,...,I-1,I$

արժեքներ։

Իզոտոպ մուլտիալետներ են պրոտոն-նեյտրոն դուբլետը ($I=\frac{1}{2},I_3=\pm \frac{1}{2}$), պիոնների տրիպլետը՝ ${\pi }^{+},{\pi }^0,{\pi }^{-}$ ($I=1,I_3=1,0,-1$ և այլն)։

Մուլտիպլետի անդամների զանգվածները տարբերվում են մի քանի էլեկտրոնի զանգվածով։ Այդ տարբերությունը պայմանավորված է մուլտիպլետի անդամների էլեկտրական լիցքերի տարբերությամբ։ Իզոտոպ մուլտիպլետի անդամների էլեկտրական Q լիցքը $I_3$-ի հետ կապված է Գել-Ման-Նիշիջիմայի բանաձևով՝

$Q=I_3+\frac{Y}{2}$,

որտեղ $Y=B+S$-ը հիպերլիցքն է, B-ն՝ բարիոնային լիցքը, S-ը՝ տարօրինակությունը։

Ուժեղ փոխազդեցության ինվարիանտություն

Հադրոնների ուժեղ փոխազդեցության հիմնական հատկություններից մեկը էլեկտրական լիցքից անկախ լինելն է։ Դա նշանակում է, որ հադրոնների փոխազդեցությունը կախված է նրանց լրիվ իզոտոպ սպինից և անկախ է դրա երրորդ պրոյեկցիայից։ Այս դրույթը ձևակերպվում է նաև որպես ուժեղ փոխազդեցության ինվարիանտություն պայմանական լիցքային (կամ իզոտոպ) տարածության պտույտների նկատմամբ։ Ուժեղ փոխազդեցության այս հատկությունը կոչվում է իզոտոպ ինվարիանտություն։ Իզոտոպ ինվարիանտության հետևանքներից մեկը լրիվ իզոտոպ սպինի պահպանումն է ուժեղ փոխազդեցություններում։ Օրինակ՝

$d+d\to H{e}^4+{\pi }^0$

ռեակցիան արգելված է, որովհետև դեյտրոնի և հելիումի միջուկների իզոտոպ սպինը հավասար է 0-ի, իսկ ${\pi }^0$-ինը՝ 1-ի։

Լրիվ իզոտոպ սպինի պահպանման օրենքը ունի մոտավոր բնույթ։ Նա բացարձակ ճիշտ է միայն ուժեղ փոխազդեցությունների համար։ Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության առկայությունը, որն ավելի քան հարյուր անգամ թույլ է ուժեղ փոխազդեցությունից, հանգեցնում է այդ պահպանման օրենքի խախտմանը։ Այդ խախտումները համեմատական են էլեկտրամագնիսական և ուժեղ փոխազդեցությունների հարաբերությանը և այդ պատճառով կազմում են մի քանի տոկոս։