www.wikidata.uk-ua.nina.az

Ізотопічний спін або ізоспін квантове число що дозволяє трактувати елементарні частинки із близькими значеннями мас і сх

Ізотопічний спін

Ізотопічний спін або ізоспін — квантове число, що дозволяє трактувати елементарні частинки із близькими значеннями мас і схожими властивостями щодо взаємодії, як стани однієї спільної родинної частинки.

Ізотопічний спін позначається зазвичай літерою I.

Наприклад, близькі за масою протон і нейтрон утворюють дублет станів нуклона. Ізотопічний спін для дублета дорівнює 1/2. При цьому протону приписується проєкція ізотопічного спіну +1/2, а нейтрону –1/2.

Відповідним чином піони складають триплет, а тому ізотопічний спін для них дорівнює 1: позитивному піону приписується проєкція +1, нейтральному 0, а негативному –1.

Загалом ізотопічний спін описується оператором, аналогічним оператору спіна, який діє в уявному ізотопічному просторі. Якби частинки взаємодіяли тільки через сильну взаємодію, то напрямок координатних осей у цьому просторі жодним чином не був би зв'язаний із будь-якою іншою характеристикою. Коли окрім сильної взаємодії присутня ще й електромагнітна взаємодія, то енергія частинки змінюється. Проєкція одної із компонент ізотопічного спіна на вибраний напрямок у ізотопічному просторі залежить від заряду частинки. Саме тому протон має проєкцію ізотопічного спіна 1/2, а нейтрон –1/2.

Загалом для вираження зв'язку між ізотопічним спіном і зарядом існує формула Гелл-Манна — Нісідзіми:

де e — елементарний заряд,  — проєкція ізотопічного спіна, а число Y — однакове для всієї родини частинок. Це число називають гіперзарядом. Для нуклонів гіперзаряд дорівнює 1.

Поняття ізоспіна запровадив Вернер Гайзенберг у 1932 році для пояснення однакової поведінки нейтрона та протона у сильних взаємодіях.

Кварки та ізоспін Редагувати

В сучасній літературі, ізоспін (I) визначається як векторна величина, в якій u- та d-кварки отримують значення I = 1⁄2, причому третя компонента вектора (тобто, його z проєкція), що позначається як I3 або Iz, дорівнює 1⁄2 для u-кварка, та −1⁄2 для d-кварка. Всі інші кварки, за визначенням, мають I = 0 та I3 = 0. Таким чином, для всіх адронів,

де nu та nd — кількість u- та d-кварків, відповідно.

У певній комбінації кварків, третя компонента вектора ізоспіна (I3) може бути або співнаправленою для обох кварків, або бути направленою в протилежні боки, таким чином визначаючи значення повного ізоспіна адрона. Адрони з однаковим кварковим складом але різним значенням ізоспіна (тобто, напрямом сумарного вектора ізоспіна) мають різні властивості.

Наприклад, s-кварк, разом з u- та d-кварками можуть сформувати баріон, причому є два різних способи комбінації ізоспіна в такому баріоні. Вектори ізоспіну u- та d-кварків можуть бути або співнаправленими або направленими в протилежні боки, утворюючи у підсумку баріон з ізоспіном 1 або 0. Стан з ізоспіном 1 (-гіперон) та стан з ізоспіном 0 (-гіперон) мають різні маси та різний час життя.

Номенклатура адронів Редагувати

Номенклатура легких адронів історично побудована навколо ізоспіна.

  • Адрони зі значенням повного ізоспіна 3⁄2 називаються дельта-баріони та є будь-якою комбінацією трьох u- та (або) d-кварків (але лише цих кварків).
  • Адрони зі значенням повного ізоспіна 1 можуть мати два u-кварки, або два d-кварки, або один u-кварк та один d-кварк:
  • Адрони зі значенням повного ізоспіна 1⁄2 можуть складатися з:
    • одного u-кварка або одного d-кварка, разом з другим s, c або b кварком — дивні (каони) мезони, зачаровані (D-мезони), або красиві (B-мезони);
    • одного u-кварка або одного d-кварка, разом з двома додатковими s, c або b кварками — ксі-баріони;
    • одного u-кварка, одного d-кварка, та ще одного u- або d-кварка — нуклони. Однак, баріони з трьома ідентичними кварками, що перебувають в основному (не збудженому) стані, не можуть мати ізоспін 1/2 за принципом заборони Паулі через те, що загальна хвильова функція баріона має бути антисиметричною.
  • Адрони зі значенням повного ізоспіна 0 можуть складатися з:

Примітки Редагувати

  1. Pal, Palash Baran (29 липня 2014). An Introductory Course of Particle Physics. CRC Press. с. 226. ISBN 978-1-4822-1698-1.  Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  2. Amsler, C. (2020). . Архів оригіналу за 20 березня 2021. Процитовано 27 січня 2021.  Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  3. . Physics Stack Exchange. Архів оригіналу за 12 квітня 2017. Процитовано 27 січня 2021. 

Джерела Редагувати

  • Каденко І. М., Плюйко В. А. Фізика атомного ядра та частинок. — К. : ВПЦ "Київський університет", 2008. — 414 с.
  • Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — М. : Мир, 1979. — 736 с.


Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Izotopichnij spin abo izospin kvantove chislo sho dozvolyaye traktuvati elementarni chastinki iz blizkimi znachennyami mas i shozhimi vlastivostyami shodo vzayemodiyi yak stani odniyeyi spilnoyi rodinnoyi chastinki Izotopichnij spin poznachayetsya zazvichaj literoyu I Napriklad blizki za masoyu proton i nejtron utvoryuyut dublet staniv nuklona Izotopichnij spin dlya dubleta dorivnyuye 1 2 Pri comu protonu pripisuyetsya proyekciya izotopichnogo spinu 1 2 a nejtronu 1 2 Vidpovidnim chinom pioni skladayut triplet a tomu izotopichnij spin dlya nih dorivnyuye 1 pozitivnomu pionu pripisuyetsya proyekciya 1 nejtralnomu 0 a negativnomu 1 Zagalom izotopichnij spin opisuyetsya operatorom analogichnim operatoru spina yakij diye v uyavnomu izotopichnomu prostori Yakbi chastinki vzayemodiyali tilki cherez silnu vzayemodiyu to napryamok koordinatnih osej u comu prostori zhodnim chinom ne buv bi zv yazanij iz bud yakoyu inshoyu harakteristikoyu Koli okrim silnoyi vzayemodiyi prisutnya she j elektromagnitna vzayemodiya to energiya chastinki zminyuyetsya Proyekciya odnoyi iz komponent izotopichnogo spina na vibranij napryamok u izotopichnomu prostori zalezhit vid zaryadu chastinki Same tomu proton maye proyekciyu izotopichnogo spina 1 2 a nejtron 1 2 Zagalom dlya virazhennya zv yazku mizh izotopichnim spinom i zaryadom isnuye formula Gell Manna Nisidzimi q e I 3 1 2 Y displaystyle q e left I 3 frac 1 2 Y right de e elementarnij zaryad I 3 displaystyle I 3 proyekciya izotopichnogo spina a chislo Y odnakove dlya vsiyeyi rodini chastinok Ce chislo nazivayut giperzaryadom Dlya nukloniv giperzaryad dorivnyuye 1 Ponyattya izospina zaprovadiv Verner Gajzenberg u 1932 roci dlya poyasnennya odnakovoyi povedinki nejtrona ta protona u silnih vzayemodiyah Zmist 1 Kvarki ta izospin 1 1 Nomenklatura adroniv 2 Primitki 3 DzherelaKvarki ta izospin RedaguvatiV suchasnij literaturi izospin I viznachayetsya yak vektorna velichina v yakij u ta d kvarki otrimuyut znachennya I 1 2 prichomu tretya komponenta vektora tobto jogo z proyekciya sho poznachayetsya yak I 3 abo I z dorivnyuye 1 2 dlya u kvarka ta 1 2 dlya d kvarka Vsi inshi kvarki za viznachennyam mayut I 0 ta I 3 0 Takim chinom dlya vsih adroniv 1 I 3 1 2 n u n d displaystyle I 3 frac 1 2 n u n d nbsp de n u ta n d kilkist u ta d kvarkiv vidpovidno U pevnij kombinaciyi kvarkiv tretya komponenta vektora izospina I 3 mozhe buti abo spivnapravlenoyu dlya oboh kvarkiv abo buti napravlenoyu v protilezhni boki takim chinom viznachayuchi znachennya povnogo izospina adrona Adroni z odnakovim kvarkovim skladom ale riznim znachennyam izospina tobto napryamom sumarnogo vektora izospina mayut rizni vlastivosti Napriklad s kvark razom z u ta d kvarkami mozhut sformuvati barion prichomu ye dva riznih sposobi kombinaciyi izospina v takomu barioni Vektori izospinu u ta d kvarkiv mozhut buti abo spivnapravlenimi abo napravlenimi v protilezhni boki utvoryuyuchi u pidsumku barion z izospinom 1 abo 0 Stan z izospinom 1 S 0 displaystyle Sigma 0 nbsp giperon ta stan z izospinom 0 L 0 displaystyle Lambda 0 nbsp giperon mayut rizni masi ta riznij chas zhittya Nomenklatura adroniv Redaguvati Dokladnishe Barioni ta MezoniNomenklatura legkih adroniv istorichno pobudovana navkolo izospina 2 Adroni zi znachennyam povnogo izospina 3 2 nazivayutsya delta barioni ta ye bud yakoyu kombinaciyeyu troh u ta abo d kvarkiv ale lishe cih kvarkiv Adroni zi znachennyam povnogo izospina 1 mozhut mati dva u kvarki abo dva d kvarki abo odin u kvark ta odin d kvark deyaki mezoni zalezhno vid znachennya spina pioni spin 0 abo ro mezoni spin 1 barioni z dodatkovim kvarkom s c abo b sigma barioni Adroni zi znachennyam povnogo izospina 1 2 mozhut skladatisya z odnogo u kvarka abo odnogo d kvarka razom z drugim s c abo b kvarkom divni kaoni mezoni zacharovani D mezoni abo krasivi B mezoni odnogo u kvarka abo odnogo d kvarka razom z dvoma dodatkovimi s c abo b kvarkami ksi barioni odnogo u kvarka odnogo d kvarka ta she odnogo u abo d kvarka nukloni Odnak barioni z troma identichnimi kvarkami sho perebuvayut v osnovnomu ne zbudzhenomu stani ne mozhut mati izospin 1 2 za principom zaboroni Pauli cherez te sho zagalna hvilova funkciya bariona maye buti antisimetrichnoyu 3 Adroni zi znachennyam povnogo izospina 0 mozhut skladatisya z odnogo u kvarka ta odnogo d kvarka eta mezoni odnogo u kvarka ta odnogo d kvarka z dodatkovim s c abo b kvarkom lyambda barioni vinyatkovo s c abo b kvarkiv omega barioni fi mezon kvarkonij tosho Primitki Redaguvati Pal Palash Baran 29 lipnya 2014 An Introductory Course of Particle Physics CRC Press s 226 ISBN 978 1 4822 1698 1 Proignorovano nevidomij parametr df dovidka Amsler C 2020 Review of Particle Physics Naming scheme for hadrons Arhiv originalu za 20 bereznya 2021 Procitovano 27 sichnya 2021 Proignorovano nevidomij parametr collaboration dovidka quarks Why there are no uuu and ddd baryons with spin 1 2 Physics Stack Exchange Arhiv originalu za 12 kvitnya 2017 Procitovano 27 sichnya 2021 Dzherela RedaguvatiKadenko I M Plyujko V A Fizika atomnogo yadra ta chastinok K VPC Kiyivskij universitet 2008 414 s Frauenfelder G Henli E Subatomnaya fizika M Mir 1979 736 s nbsp Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Izotopichnij spin amp oldid 38737452