Изотопическая инвариантность это:

Изотопическая инвариантность
        свойство сильных взаuмoдействий (См. Сильные взаимодействия) 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 (См. Барионный заряд), Странностью), за исключением электрического заряда. Такие группы называются изотопическими мультиплетами. Оказывается, что сильное взаимодействие для всех частиц, входящих в один и тот же изотопический мультиплет, одинаково, т. е. не зависит от электрического заряда, — в этом и состоит симметрия сильных взаимодействий, называемая И. и.
         Простейший пример частиц, которые могут быть объединены в один изотопический мультиплет, — протон (р) и нейтрон (n). Опыт показывает, что 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 И. и. Протон и нейтрон рассматриваются как два разных зарядовых состояния одной частицы — нуклона; они образуют изотопический дублет. Другие примеры изотопических мультиплетов: Пи-мезоны+, π0, π-) и Σ-Гипероны+, Σ°, Σ-), образующие изотопические триплеты.
         Электрический заряд Q частицы, входящей в изотопический мультиплет, выражается формулой Гелл-Мана — Нишиджимы:
        
        Здесь В — барионный заряд, S — странность (одинаковые для всех частиц в данном изотопическом мультиплете), а величина I3 пробегает с интервалом в единицу все значения от некоторого максимального значения I (целого или полуцелого) до минимального, равного — I : I3 = I, I — 1, ..., — I. Общее число значений, которые может принимать величина I3Q) для данного изотопического мультиплета, а следовательно, и число частиц в изотопическом мультиплете, равно 2I + 1. Величина I, определяющая число частиц в изотопическом мультиплете, называется изотопическим спином, а величина I3 — «проекцией» изотопического спина. Эти названия основаны на формальной математической аналогии с обычным спином частиц, поскольку, согласно квантовой механике, для частиц со спином J проекция спина на произвольное направление в пространстве может принимать через единицу значения от + J до — J, т. е. иметь 2J + 1 значений.
         Так как нуклоны существуют в двух зарядовых состояниях, то для них (как и для всех других частиц, входящих в изотопические дублеты) 2I + 1 = 2, т. е. I = 1/2 а I3 может принимать два значения: + 1/2 для протона (что соответствует Q = + 1, так как у нуклонов барионный заряд B = 1, а странность S = 0) и — 1/2 для нейтрона (Q = 0). Изотопическому триплету пионов соответствует I = 1, а I3 равно + 1 для π+, 0 для π° и — 1 для π.Частицы с I = 0 не имеют изотопических «партнёров» и являются изотопическими синглетами; к таким частицам относятся, например, гипероны Λ0 и Ω-.
         Изотопический спин является, таким образом, важной характеристикой адрона — квантовым числом (См. Квантовые числа), показывающим, какое количество изотопических «партнёров» имеет данная частица (или в каком числе зарядовых состояний она может находиться).
         На основе И. и. удаётся предсказать существование, массу и заряды новых частиц, если известны их изотопические «партнёры». Так было предсказано существование π°, Σ°, Ξ° по известным π+, π; Σ+, Σи Ξ.
         И. и. имеет место и для составных систем из адронов, в частности для атомных ядер. Изотопический спин сложной системы складывается из изотопических спинов входящих в систему частиц, при этом сложение производится по тем же правилам, что и для обычного спина. Так, система из двух частиц с изотопическими спинами 1/2 (например, нуклон) и 1 (например, π-мезон) может иметь изотопический спин I = 1 + 1/2 = 3/2 или I = 1 1/2 = 1/2.
         В ядрах И. и. проявляется в существовании уровней энергии с одинаковыми квантовыми числами для различных изобаров (т. е. для ядер, содержащих одинаковое число нуклонов и отличающихся электрическим зарядом). Примером служат ядра 146С, 147N, 148O: основное состояния ядер 14С, 14О и первое возбуждённое состояние 14N образуют изотопический триплет, I = 1 (см. рис.). Все квантовые числа этих уровней одинаковы, а различие в их энергиях можно объяснить разницей электростатических энергий из-за различия в электрических зарядах этих ядер. (Основной уровень 14N имеет изотопический спин I = 0, поэтому у него нет аналогов в ядрах 14C и 14O.)
         Из И. и. следует закон сохранения полного изотопического спина I в процессах, обусловленных сильными взаимодействиями. Этот закон приводит к определённым соотношениям между вероятностями процессов для различных частиц, входящих в одинаковые изотопические мультиплеты, а также к запрету некоторых реакций [например, реакция d + d → 4He + π° не может происходить за счёт сильных взаимодействий, так как для d (дейтрона) и 4He I = 0, а для π°-мезона I = 1]. Экспериментальной проверке таких предсказаний посвящено много работ на ускорителях заряженных частиц высокой энергии.
         И. и. имеет место только для сильных взаимодействий и нарушается электромагнитными взаимодействиями (явно зависящими от электрических зарядов частиц, т. е. от I3), «сила» которых по порядку величины составляет примерно 1% от сильных взаимодействий. Различие электромагнитных взаимодействий для разных частиц, входящих в один и тот же изотопический мультиплет, и обусловливает различие в их массах.
         Лит. см. при ст. Элементарные частицы.
         С. С. Герштейн.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Изотопическая инвариантность" в других словарях:

  • ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ — особая симметрия, присущая сильному взаимодействию элем. ч ц. Существующие в природе ч цы, обладающие сильным вз ствием (адроны), можно разбить на группы «похожих» ч ц, в каждую из к рых входят ч цы с примерно равными массами и одинаковыми внутр …   Физическая энциклопедия

  • изотопическая инвариантность — изотопическая инвариантность; изотопическая симметрия Инвариантность (симметрия) сильного взаимодействия относительно поворотов в изотопическом пространстве …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ — независимость сильного взаимодействия от электрического заряда частиц внутри одного изотопического мультиплета. Пример: зарядовая независимость ядерных сил …   Большой Энциклопедический словарь

  • изотопическая инвариантность — независимость сильного взаимодействия от электрического заряда частиц внутри одного изотопического мультиплета. Пример: зарядовая независимость ядерных сил. * * * ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ, независимость сильного… …   Энциклопедический словарь

  • изотопическая инвариантность — izotopinis invariantiškumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. isotopic invariance vok. Isotopieinvarianz, f; isotopische Invarianz, f rus. изотопическая инвариантность, f pranc. invariance isotopique, f …   Fizikos terminų žodynas

  • ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ — независимость сильного взаимодействия от электрич. заряда частиц внутри одного изотопического мультиплета. Пример: зарядовая независимость ядерных сил …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Зарядовая независимость ядерных сил (изотопическая инвариантность) — независимость фундаментального сильного взаимодействия от электрического (кулоновского) заряда частиц внутри одного изотопического мультиплета (например, дуплета из протона и нейтрона, когда они находятся в ядре атома и называются в этом случае… …   Начала современного естествознания

  • изотопическая симметрия — изотопическая инвариантность; изотопическая симметрия Инвариантность (симметрия) сильного взаимодействия относительно поворотов в изотопическом пространстве …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • инвариантность — (см. инвариант) 1) неизменность, независимость от чего л.; 2) мат. неизменность какой л. величины по отношению к нек рым преобразованиям; 3) тех. в системах автоматического регулирования независимость каких л. параметров системы от изменения… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Сильные взаимодействия —         одно из основных фундаментальных (элементарных) взаимодействий природы (наряду с электромагнитным, гравитационным и слабым взаимодействиями). Частицы, участвующие в С. в., называются адронами, в отличие от Фотона и лептонов (См. Лептоны)… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»