Isotooppinen spin

Isotooppinen spin (isospin) on yksi sisäisistä ominaisuuksista ( kvanttiluku ), joka määrittää hadronien varaustilojen lukumäärän . Erityisesti protoni ja neutroni (näiden alkuainehiukkasten yleinen nimi  on nukleonit ) eroavat isospinin projektion arvosta , kun taas niiden isospinin absoluuttiset arvot ovat samat. Jälkimmäinen ilmaisee vahvan vuorovaikutuksen isotooppisen invarianssiominaisuuden . Isotooppisen spinin käsitteen esitteli Heisenberg vuonna 1932 [1] [2]

Isospin säilyy kaikissa prosesseissa vahvan vuorovaikutuksen vuoksi, mutta se rikkoutuu heikossa ja sähkömagneettisessa vuorovaikutuksessa . Isospinin säilyminen vahvoissa vuorovaikutuksissa mahdollistaa reaktion poikkileikkausten likimääräisen laskemisen ja ydintasojen rakenteen ennustamisen tapauksissa, joissa ei-säilyttävien isospin-vuorovaikutusten vaikutukset ovat pieniä [3] [4] .

Ominaisuudet

Voimakkaan vuorovaikutuksen näkökulmasta protoni ja neutroni ovat samoja hiukkasia, ja monet muutkin ominaisuudet ovat lähellä niitä. Siksi kehitettiin malli, jonka mukaan minkä tahansa nukleonin isotooppinen spin on 1/2, jolla on kaksi mahdollista "projektiota" erityisessä isotooppitilassa . Kun isotooppisen spinin I z projektio on +1/2, niin nukleonista tulee protoni ja kun −1/2 siitä tulee neutroni. (Tämä merkkisopimus on hyväksytty alkeishiukkasfysiikassa; ydinfysiikassa isotooppiavaruuden z -akseli asetetaan joskus [5] vastakkaiseen suuntaan [6] siten, että neutronien isospin-projektio on yhtä suuri kuin +1/2 ja useimpien ytimien kokonaisisospin-projektio on positiivinen).

Tämä isotooppisen spinin käyttäytyminen näyttää luonnolliselta kvanttimekaniikan kannalta, koska sillä on jo kvanttiluku, jolla on samanlaiset ominaisuudet - spin . Analogisesti tämän nimen kanssa otettiin käyttöön termi "isotooppinen spin".

Isospin I on sama kaikille hadroneille , jotka muodostavat isotooppisen multipletin , hadronien lukumäärä tällaisessa multipletissä on 2 I  + 1. Jokaisella isomultipletin hadronilla on oma isospin-projektio I z ja oma sähkövarauksensa , mutta kaikilla muilla kvantteilla luvut ovat samat ( spin , pariteetti , baryoniluku , omituisuus jne.). Siten nukleoni-isodubletti ( I  = 1/2) koostuu kahdesta termistä: protonista ja neutronista, jonka I z  = ±1/2. Pion -isotripletillä on isospin 1 ja isospin projektiot +1, 0, −1.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Heisenberg W. Zs. f. Phys. 77 1 (1932)
  2. ↑ Fermi, 1956 , s. 7.
  3. ↑ Fermi, 1956 , s. 24.
  4. ↑ Shirokov, 1980 , s. 191.
  5. ↑ Esimerkiksi K. N. Mukhinin kirjassa "Johdatus ydinfysiikkaan". Moskova: Atomizdat , 1974, sama sopimus pätee kuin alkeishiukkasfysiikassa: protonin isospin on +1/2.
  6. ↑ L. Valentin. Subatomi fysiikka: ytimet ja hiukkaset / Käännetty ranskasta. N. N. Kolesnikova. - M .: Mir , 1986. - T. 2: Jatkokehitys. - S. 175. - 272 s. - 10 000 kappaletta.

Kirjallisuus