Izospin


Izospin, czyli spin izotopowy, to wielkość kwantowa, która wprowadzona została w 1932 roku przez Heisenberga. Zaproponował on potraktowanie protonu i neutronu jako dwóch stanów, w których może występować cząstka (w tym przypadku - nukleon). Zachęcała do takiego podejścia bliskość mas obu tych cząstek i bardzo podobne właściwości (poza ładunkiem elektrycznym). Podobieństwo między protonami i neutronami wynikało także z bliskich wartości energii wiązania i podobieństwa struktury poziomów energetycznych w jądrach zwierciadlanych. Jądra zwierciadlane to takie jądra, w których liczba protonów (neutronów) w jednym z nich, jest równa liczbie neutronów (protonów) w drugim.

Izospin definiowany jest w następujący sposób:


gdzie: N - ilość składników multipletu o spinie izotopowym I.  

W ten sposób można obliczyć, że:

- singlet ma  ; 

- dublet ma   ;

- tryplet ma   .


Wartość N mówi, ile wartości może przybierać trzecia składowa izospinu I3. Liczba wartości I3 odpowiada liczbie ustawień wektora spinu izotopowego w abstrakcyjnej przestrzeni. Na przykład nukleonom przypisujemy spin izotopowy I = 1/2. Liczba składowych multipletu wynosi dwa, a więc ich wartości to I3 = +1/2 dla protonu oraz I3 = -1/2 dla neutronu. Podobnie wygląda sytuacja dla pozostałych multipletów:

tryplet  :   (I = 1)     I3 = +1 dla , I3 = 0 dla  oraz  I3 = -1 dla                                                                 

singlet  :   (I = 0)     I3 = 0 dla  

Izospin I oraz jego trzecia składowa I3 są zachowane w procesach oddziaływań silnych i elektromagnetycznych:


wróć