ИЗОТОПИ́ЧЕСКАЯ ИНВАРИА́НТНОСТЬ

ИЗОТОПИ́ЧЕСКАЯ ИНВАРИА́НТНОСТЬ, осо­бая сим­мет­рия, при­су­щая силь­но­му взаи­мо­дей­ст­вию час­тиц. Ис­ход­ным пунк­том для фор­му­ли­ро­ва­ния прин­ци­па И. и. по­слу­жил ус­та­нов­лен­ный на опы­те факт, что силь­ное взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду дву­мя ну­кло­на­ми не за­ви­сит от их элек­трич. за­ря­дов. Ги­по­те­за И. и. ядер­ных сил (вме­сте с по­ня­ти­ем изо­то­пи­че­ско­го спи­на) бы­ла вы­ска­за­на в 1936 амер. фи­зи­ка­ми Б. Кас­се­ном и Э. Кон­до­ном как обоб­щение идей В. Гей­зен­бер­га, пред­ло­жив­ше­го в 1932 рас­смат­ри­вать про­тон и ней­трон как два разл. за­ря­до­вых со­стоя­ния од­ной час­ти­цы – ну­кло­на. Про­тон и ней­трон об­ра­зу­ют изо­то­пич. дуб­лет и пред­став­ля­ют со­бой про­стей­ший при­мер изо­то­пи­че­ско­го муль­ти­пле­та. Дру­гие при­ме­ры изо­то­пич. муль­ти­пле­тов: $\text{π}$-ме­зо­ны и $\text{Σ}$-ги­пе­ро­ны, об­ра­зую­щие изо­то­пич. три­пле­ты. Все час­ти­цы од­но­го изо­то­пич. муль­ти­пле­та име­ют оди­на­ко­вый изо­то­пич. спин $I$, но раз­ные про­ек­ции $I_3$ изо­то­пич. спи­на на во­об­ра­жае­мую ось в изо­то­пич. про­стран­ст­ве. На ос­но­ве прин­ци­па И. и. уда­ёт­ся пред­ска­зать су­ще­ст­во­ва­ние, мас­су и за­ряд но­вых час­тиц – не­дос­таю­щих эле­мен­тов изо­то­пич. муль­ти­пле­та.

И. и. име­ет ме­сто и для со­став­ных сис­тем ад­ро­нов, т. е. для атом­ных ядер. Изо­то­пич. спин слож­ной сис­те­мы скла­ды­ва­ет­ся из изо­то­пич. спи­нов час­тиц, вхо­дя­щих в сис­те­му; при этом сло­же­ние про­из­во­дит­ся по тем же пра­ви­лам, что и для обыч­но­го спи­на. В квар­ко­вой мо­де­ли изо­то­пич. спин ад­ро­на скла­ды­ва­ет­ся из изо­то­пич. спи­нов вхо­дя­щих в не­го квар­ков, при­чём лёг­кие $(u,\, d)$ квар­ки об­ра­зу­ют изо­дуб­лет с $I = ^1/_2$ (для $u$-квар­ка $I_3 = +^1/_2$, для $d$-квар­ка $I_3 = –^1/_2$), а про­чие квар­ки име­ют ну­ле­вой изо­то­пич. спин.

И. и. оз­на­ча­ет со­хра­не­ние в лю­бом про­цес­се силь­но­го взаи­мо­дей­ст­вия пол­но­го изо­то­пич. спи­на $I$ сис­те­мы и его про­ек­ции $I_3$, а так­же не­за­ви­си­мость ве­ро­ят­но­сти про­цес­са от $I_3$. Этот за­кон со­хра­не­ния при­во­дит к оп­ре­де­лён­ным со­от­но­ше­ни­ям ме­ж­ду ве­ро­ят­но­стя­ми про­цес­сов (рас­сея­ния, рас­па­да и ро­ж­де­ния) для час­тиц, вхо­дя­щих в один изо­то­пич. муль­ти­плет, а так­же к за­пре­ту не­ко­то­рых ре­ак­ций в про­цес­сах силь­но­го взаи­мо­дей­ст­вия.

В сла­бых и элек­тро­маг­нит­ных взаи­мо­дей­ст­ви­ях прин­цип И. и. не вы­пол­ня­ет­ся.