Русская Википедия:Изотопическая инвариантность

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Изотопическая инвариантность (от Шаблон:Lang-lat — неизменяющийся) — свойство сильных взаимодействий элементарных частиц.

Существующие в природе частицы, обладающие сильными взаимодействиями (адроны), можно разбить на группы «похожих» частиц, в каждую из которых входят частицы с примерно равными массами и одинаковыми внутренними характеристиками (спином, барионным зарядом, странностью), за исключением электрического заряда. Такие группы называют изотопическими мультиплетами. Оказывается, что сильное взаимодействие для всех частиц, входящих в один и тот же изотопический мультиплет, одинаково, то есть не зависит от электрического заряда, — в этом и состоит симметрия сильных взаимодействий, называемая изотопической инвариантностью.

Простейший пример частиц, которые могут быть объединены в один изотопический мультиплет, — протон (p) и нейтрон (n). Сильное взаимодействие протона с протоном, нейтрона с нейтроном и протона с нейтроном одинаково (если они находятся соответственно в одинаковых состояниях); это послужило исходным пунктом для установления изотопической инвариантности. Протон и нейтрон рассматриваются как два разных зарядовых состояния одной частицы — нуклона; они образуют изотопический дублет.

Электрический заряд <math>Q</math> частицы, входящей в изотопический мультиплет, выражается формулой Гелл-Мана — Нисидзимы: <math>Q = B/2+S/2 + I_3</math>. Здесь <math>B</math> — барионный заряд, <math>S</math> — странность (одинаковые для всех частиц в данном изотопическом мультиплете), а величина <math>I_3</math> пробегает с интервалом в единицу все значения от некоторого максимального значения <math>I</math> (целого или полуцелого) до минимального, равного <math>-I: I_3= I, I-1, ... , -I</math>. Общее число значений, которые может принимать величина <math>I_3</math>(и <math>Q</math>) для данного изотопического мультиплета, а следовательно, и число частиц в изотопическом мультиплете, равно <math>2I+1</math>. Величина, <math>I</math>, определяющая число частиц в изотопическом мультиплете, называется изотопическим спином, а величина <math>I_3</math> — «проекцией» изотопического спина. Эти названия основаны на формальной математической аналогии с обычным спином частиц, поскольку, согласно квантовой механике, для частиц со спином <math>J</math> проекция спина на произвольное направление в пространстве может принимать через единицу значения от <math>+J</math> до <math>-J</math> то есть иметь <math>2J + 1</math> значений.

Литература

Шаблон:КНЭ