Իզոտոպ սպին

Որոշակի իզոտոպ սպինը վերագրվում է հադրոնների այնպիսի խմբերին, որոնց կազմի մեջ մտնող մասնիկներն ունեն միևնույն քվանտային թվերը և տարբերվում են միայն էլեկտրական լիցքով։ Այդպիսի խմբերը կոչվում են իզոտոպ կամ լիցքային մուլտիպլետներ։ Մասնիկների թիվը տվյալ իզոտոպ մուլտիպլետում հավասար է ${\displaystyle 2I+I}$ -ի։ Նրանք տարբերվում են իզոտոպ սպինի երրորդ պրոյեկցիայով՝ ${\displaystyle I_{3}}$ -ով, որն ընդունում է։${\displaystyle I_{3}=-I,-I+1,...,I-1,I}$

արժեքներ։

Իզոտոպ մուլտիալետներ են պրոտոն-նեյտրոն դուբլետը (${\displaystyle I={\frac {1}{2}},I_{3}=\pm {\frac {1}{2}}}$ ), պիոնների տրիպլետը՝ ${\displaystyle {\pi }^{+},{\pi }^{0},{\pi }^{-}}$ (${\displaystyle I=1,I_{3}=1,0,-1}$ և այլն)։

Մուլտիպլետի անդամների զանգվածները տարբերվում են մի քանի էլեկտրոնի զանգվածով։ Այդ տարբերությունը պայմանավորված է մուլտիպլետի անդամների էլեկտրական լիցքերի տարբերությամբ։ Իզոտոպ մուլտիպլետի անդամների էլեկտրական Q լիցքը ${\displaystyle I_{3}}$ -ի հետ կապված է Գել-Ման-Նիշիջիմայի բանաձևով՝

${\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {Y}{2}}}$ ,

որտեղ ${\displaystyle Y=B+S}$ -ը հիպերլիցքն է, B-ն՝ բարիոնային լիցքը, S-ը՝ տարօրինակությունը։

Հադրոնների ուժեղ փոխազդեցության հիմնական հատկություններից մեկը էլեկտրական լիցքից անկախ լինելն է։ Դա նշանակում է, որ հադրոնների փոխազդեցությունը կախված է նրանց լրիվ իզոտոպ սպինից և անկախ է դրա երրորդ պրոյեկցիայից։ Այս դրույթը ձևակերպվում է նաև որպես ուժեղ փոխազդեցության ինվարիանտություն պայմանական լիցքային (կամ իզոտոպ) տարածության պտույտների նկատմամբ։ Ուժեղ փոխազդեցության այս հատկությունը կոչվում է իզոտոպ ինվարիանտություն։ Իզոտոպ ինվարիանտության հետևանքներից մեկը լրիվ իզոտոպ սպինի պահպանումն է ուժեղ փոխազդեցություններում։ Օրինակ՝

${\displaystyle d+d\rightarrow He^{4}+{\pi }^{0}}$

ռեակցիան արգելված է, որովհետև դեյտրոնի և հելիումի միջուկների իզոտոպ սպինը հավասար է 0-ի, իսկ ${\displaystyle {\pi }^{0}}$ -ինը՝ 1-ի։

Լրիվ իզոտոպ սպինի պահպանման օրենքը ունի մոտավոր բնույթ։ Նա բացարձակ ճիշտ է միայն ուժեղ փոխազդեցությունների համար։ Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության առկայությունը, որն ավելի քան հարյուր անգամ թույլ է ուժեղ փոխազդեցությունից, հանգեցնում է այդ պահպանման օրենքի խախտմանը։ Այդ խախտումները համեմատական են էլեկտրամագնիսական և ուժեղ փոխազդեցությունների հարաբերությանը և այդ պատճառով կազմում են մի քանի տոկոս։