Изотопический спин

Изотопический спин или изоспин – квантовое число, что позволяет трактовать элементарные частицы с близкими значениями масс и похожими свойствами относительно взаимодействия, как состояния одной общей семейной частицы.
Изотопический спин обозначается обычно буквой I.
Например, близкие по массе протона и нейтрона образуют дублет состояний нуклона. Изотопический спин для дублеты равен 1 / 2. При этом протона приписывается проекция изотопического спина +1 / 2, а нейтрона -1 / 2.
Соответствующим образом пионы составят триплет, а потому изотопический спин для них равен 1.
Всего изотопический спин описывается оператором, аналогичным оператору спина, который действует в воображаемом изотопического пространстве. Если частицы взаимодействовали только через сильное взаимодействие, то направление координатных осей в этом пространстве никоим образом не был бы связан с любым другим характерстикою. Когда кроме сильного взаимодействия присутствует еще и электромагнитное взаимодействие, то энергия частицы меняется. Проекция одной из компонент изопопичного спина на выбранное направление в изотопического пространстве зависит от заряда частицы. Именно поэтому протон имеет изотопический спин 1 / 2, а нейтрон -1 / 2.
Всего для выражения связи между изотопических спином и зарядом существует формула Гелл-Манна – Нисидзимы

,

где e – элементарный заряд, I 3 – проекция изотопического спина, а число Y – одинаково для всей семьи частиц. Это число наза гиперзарядом. Для нуклонов гиперзаряд равен 1.
Понятие изоспина ввел Вернер Гайзенберг в 1932 году для объяснения симметрии нейтрона.