Изотопическая инвариантность

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

ЛитератураПравить

При написании этой статьи использовался материал из издания «Казахстан. Национальная энциклопедия» (1998—2007), предоставленного редакцией «Қазақ энциклопедиясы» по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.