Изотопическая инвариантность

Большая Советская Энциклопедия. Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.


А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я 1 2 3 4 8 A L M P S T X
ИА ИБ ИВ ИГ ИД ИЕ ИЖ ИЗ ИИ ИЙ ИК ИЛ ИМ ИН ИО ИП ИР ИС ИТ ИУ ИФ ИХ ИЦ ИЧ ИШ ИЮ ИЯ
ИЗА
ИЗБ
ИЗВ
ИЗГ
ИЗД
ИЗЕ
ИЗЖ
ИЗИ
ИЗЛ
ИЗМ
ИЗН
ИЗО
ИЗР
ИЗУ
ИЗЪ
ИЗЮ
ИЗЯ

Изотопическая инвариантность, свойство сильных взаuмoдействий 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,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 Изотопическая инвариантность

  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 Изотопическая инвариантность Протон и нейтрон рассматриваются как два разных зарядовых состояния одной частицы — нуклона; они образуют изотопический дублет. Другие примеры изотопических мультиплетов: пи-мезоны (p+, p0, p-) и S-гипероны (S+, S°, S-), 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 I3 (и Q) 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 — 1/2для нейтрона (Q = 0). Изотопическому триплету пионов соответствует I = 1, а I3 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 — квантовым числом, показывающим, какое количество изотопических «партнёров» имеет данная частица (или в каком числе зарядовых состояний она может находиться).

  На основе Изотопическая инвариантность 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+, Sи X.

  Изотопическая инвариантность 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 Изотопическая инвариантность 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 Изотопическая инвариантность 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 + p° не может происходить за счёт сильных взаимодействий, так как для d (дейтрона) и 4He I = 0, а для p°-мезона I = 1]. Экспериментальной проверке таких предсказаний посвящено много работ на ускорителях заряженных частиц высокой энергии.

  Изотопическая инвариантность 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.

Так же Вы можете узнать о...


Артрогрипоз (от греч. arthron — сустав и grypys — искривленный), врождённое заболевание, выражающееся в сведении (контрактурах) суставов конечностей вследствие атрофии мышц и замены мышечных волокон жировой тканью.
Баб-эль-Мандебский пролив [араб. Баб-эль-Мандеб, буквально — ворота скорби (в связи с опасностью плавания)], пролив между юго-западной оконечностью Аравийского полуострова и Африкой.
Басангов Баатр Бадмаевич (псевдоним — Гашута Баатр) (1911, посёлок Пекерта, — 1944), калмыцкий советский писатель.
Берёзовка (пос. гор. типа в Гродненской обл.) Берёзовка, посёлок городского типа в Лидском районе Гродненской области БССР, в 12 км от ж.
Богданов Павел Михайлович (1871 — 1919), русский библиотековед и библиограф.
Бренна Викентий Францевич Бренна Викентий (Винченцо) Францевич (1745, Флоренция, — 17.
Бюджетное регулирование, предоставление средств из государственных доходов или доходов вышестоящих бюджетов нижестоящим бюджетам для сбалансирования их доходов и расходов.
Великая хартия вольностей (лат. Magna Charta Libertatum, англ.
Винилацетат, виниловый эфир уксусной кислоты, CH2=CHOCOCH3, бесцветная жидкость со слабым слезоточивым действием; tkип 73°С, tпл —84°С, плотность при 20°С 0,934 г/см3.
Волочение, деформирование металла протягиванием катаных или прессованных заготовок через отверстие с целью уменьшения их поперечного сечения или получения более точных размеров и гладкой поверхности.
Вяземский Александр Алексеевич (3.8.1727 — 8.
Гегечкори (поселок гор. типа в Груз. ССР) Гегечкори, поселок городского типа, центр Гегечкорского района Грузинской ССР.
Гидролизная промышленность, объединяет производства, основанные на химической переработке растительных материалов путём каталитического превращения полисахаридов в моносахариды.
Гомозигота (от гомо... и зигота), клетка или организм, в наследственном наборе которого гомологичные хромосомы несут одну и ту же форму данного гена (см.
Гримальди Франческо Мария Гримальди (Grimaldi) Франческо Мария (2.4.1618, Болонья, — 28.