Spin izotopic

Spinul izotopic (isospin) este una dintre caracteristicile interne ( numărul cuantic ) care determină numărul de stări de sarcină ale hadronilor . În special, protonul și neutronul (numele general al acestor particule elementare  este nucleoni ) diferă în ceea ce privește valoarea proiecției isospinului, în timp ce valorile absolute ale isospinului lor sunt aceleași. Acesta din urmă exprimă proprietatea de invarianță izotopică a interacțiunii puternice . Conceptul de spin izotopic a fost introdus de Heisenberg în 1932 [1] [2]

Isospin este conservat în toate procesele datorită interacțiunii puternice, dar este încălcat în interacțiunile slabe și electromagnetice . Conservarea isospinului în interacțiuni puternice face posibilă calcularea aproximativă a secțiunilor transversale de reacție și prezicerea structurii nivelurilor nucleare în cazurile în care efectele interacțiunilor isospin neconservatoare sunt mici [3] [4] .

Caracteristici

Din punctul de vedere al interacțiunii puternice, protonul și neutronul sunt aceleași particule și multe alte proprietăți sunt, de asemenea, apropiate de ele. Prin urmare, a fost dezvoltat un model conform căruia orice nucleon are un spin izotopic egal cu 1/2, care are două „proiecții” posibile într-un spațiu izotopic special . Când proiecția spinului izotopic I z este egală cu +1/2, atunci nucleonul devine proton, iar când −1/2 devine neutron. (Această convenție de semn este acceptată în fizica particulelor elementare; în fizica nucleară, axa z a spațiului izotopic este uneori [5] stabilită în direcția opusă [6] astfel încât proiecția isospinului neutronilor este egală cu +1/2 și proiecția totală a isospinului pentru majoritatea nucleelor ​​este pozitivă) .

Acest comportament al spinului izotopic pare natural din punctul de vedere al mecanicii cuantice, deoarece are deja un număr cuantic cu proprietăți similare - spin . Prin analogie cu acest nume, a fost introdus termenul „spin izotopic”.

Isospin I este același pentru toți hadronii care formează un multiplet izotopic , numărul de hadroni dintr-un astfel de multiplet este 2 I  + 1. Fiecare hadron din izomultiplet are propria sa proiecție izospin I z și propria sa sarcină electrică , dar toate celelalte cuantice numerele sunt aceleași ( spin , paritate , număr barion , ciudățenie , etc.). Astfel, izodubletul nucleonului ( I  = 1/2) este format din doi termeni: un proton și un neutron cu I z  = ±1/2. Izotripletul pion are isospin 1 și proiecții isospin +1, 0, -1.

Vezi și

Note

  1. ↑ Heisenberg W. Zs. f. Fiz. 77 1 (1932)
  2. ↑ Fermi, 1956 , p. 7.
  3. ↑ Fermi, 1956 , p. 24.
  4. ↑ Shirokov, 1980 , p. 191.
  5. ↑ De exemplu, în cartea lui K. N. Mukhin „Introduction to Nuclear Physics”. Moscova: Atomizdat , 1974, se aplică aceeași convenție ca și în fizica particulelor elementare: isospinul protonului este +1/2.
  6. ↑ L. Valentin. Fizica subatomică: nuclei și particule / Tradus din franceză. N. N. Kolesnikova. - M .: Mir , 1986. - T. 2: Dezvoltare ulterioară. - S. 175. - 272 p. — 10.000 de exemplare.

Literatură