Читать «Большая Советская Энциклопедия (ИЗ)» онлайн - страница 151

  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 I ₃ 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 I ₃ равно + 1 для p⁺ , 0 для p° и — 1 для p ^— .Частицы с I = 0 не имеют изотопических «партнёров» и являются изотопическими синглетами; к таким частицам относятся, например, гипероны L⁰ и W^- .

  Изотопический спин является, таким образом, важной характеристикой адрона — , 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 p°, S°, X° по известным p⁺ , p ^— ; S⁺ , S ^— и X ^— .

  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, p-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 ¹⁴ ₆ С, ¹⁴ ₇ N, ¹⁴ ₈ O: основное состояния ядер ¹⁴ С, ¹⁴ О и первое возбуждённое состояние ¹⁴ N 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 ¹⁴ N имеет изотопический спин I = 0, поэтому у него нет аналогов в ядрах ¹⁴ C и ¹⁴ O.)

  И. и. имеет место только для сильных взаимодействий и нарушается электромагнитными взаимодействиями (явно зависящими от электрических зарядов частиц, т. е. от I ₃ ), «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.