isospinn

Isospinn brukes i kjernefysikk og elementærpartikkelfysikk for å klassifisere atomkjerner eller hadroniske partikler (baryoner og mesoner). Isospinn kan også kalles isotopisk eller isobarisk spinn

Partikler med forskjellig elektrisk ladning, men med omtrent samme masse og for øvrig identiske egenskaper utgjør en partikkel-multiplett, det vil si samme type partikkel i ulike isospinn-tilstander. For eksempel betraktes nøytronet n, og protonet p, som isospinn-tilstander av en nukleon -dublett N. Videre betraktes pi-mesonene \( \pi^+ , \pi^0 \) og \( \pi^-\) som en iso-triplett. Teorien for isospinn er laget som en analog til teorien for spinn, men likheten er av matematisk, ikke fysisk, karakter.

Sterke vekselvirkninger er isospinn-symmetriske. Dette betyr at det fins relasjoner mellom sannsynlighetene for analoge prosesser. For eksempel kan en utifra kjennskap til spredningsprosessene \(\pi^+ p \rightarrow \pi^+ p\) (elastisk spredning) og \(\pi^+ n \rightarrow \pi^0 p\) si noe om andre prosesser som \(\pi^- n \rightarrow \pi^- n\) og \(\pi^0 n \rightarrow \pi^- p\).

Matematisk karakteriseres en isospinn-multiplett med et isospinn-kvantetall, T, som må være heltallig eller halvtallig, og ladningstilstanden med et annet kvantetall, T₃, som kan ta verdier fra –T til +T og også er enten heltallig eller halvtallig. T bestemmes ved at antall partikkeltilstander i samme multiplett skal være 2T + 1. Partikkeltilstanden med størst ladning karakteriseres ved størst verdi av T₃. Nukleon-dubletten N har for eksempel T = ½ og T₃ er –½ for nøytronet og +½ for protonet. Videre er pi-mesonene \( \pi^+ , \pi^0 \) og \( \pi^-\) en T = 1 multiplett med T₃ = +1, 0 og –1.