Rieth József: Anyagvilág - Háttéranyag
Izospin
Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Hadron-időszak)
A részecskefizikában és a magfizikában az izospin (izotópspin, izobárspin) az erős kölcsönhatás szimmetriája, a proton és neutron kölcsönhatásaiból ered a felismerése. Az izospin szimmetria az ízszimmetria részszimmetriája, ez utóbbit a hadronok (mezonok és barionok) kölcsönhatásaiban figyelhetjük meg. Az izospin szimmetria ma is fontos fogalma a fizikának, ennek tüzetes vizsgálata vezetett történelmileg a kvarkok felfedezéséhez és megértéséhez, valamint a Yang-Mills elméletek kifejlődéséhez.
Az izospint Werner Heisenberg vezette be, hogy megmagyarázzon számos egymással kapcsolatban lévő szimmetriát:
A neutron és a proton tömege közel azonos (majdnem „degeneráltak”), mintha egy nukleon nevű részecske két állapota lennének. Bár a proton töltése pozitív, a neutron pedig semleges, minden más szempontból nagyon hasonlítanak egymásra.
Az erős kölcsönhatás erőssége bármilyen nukleonpár között ugyanaz, függetlenül attól, hogy neutron(ok)ról vagy proton(ok)ról van-e szó. A pionok – amelyek akkori elképzelés szerint az erős kölcsönhatást közvetítik – tömege ugyanaz. Pontosabban a töltött pionoké pontosan ugyanaz, míg a semleges pionéval majdnem megegyező a tömegük.
A kvantummechanikában, amikor a Hamilton-függvény (vagy a leírásban vele ekvivalens módon használható Lagrange-függvény) valamilyen szimmetriát mutat, akkor a szimmetria úgy nyilvánul meg sajátállapotok egy halmazán keresztül, hogy azok (majdnem) ugyanazzal az energiával rendelkeznek, azaz degeneráltak.
A részecskefizikában a tömeggel ekvivalens fogalom (mivel E=mc²), ezért a proton és neutron közelítő tömeg-degenerációja az erős kölcsönhatás Hamilton-függvényének egy szimmetriájára utal. A neutron kicsit nagyobb tömegű, mint a proton, azaz a szimmetria nem egzakt. A proton töltött, a neutron nem. Mindenesetre itt, ahogy általában a kvantummechanikában, egy szimmetria lehet tökéletlen más erők jelenlétében, aminek perturbációi az állapotok közötti kis különbségekhez vezethetnek. Jelen esetben az elektromágneses kölcsönhatás ez a perturbáció, aminek nem szimmetriája az izospin.
A nagyszámú hadron, mezon és barion felfedezése, majd tanulmányozása világossá tette, hogy az izospin szimmetria kiszélesíthető egy nagyobb szimmetriacsoportra, amit ma ízszimmetriának hívunk. Amikor a kaont és sajátos tulajdonságát a ritkaságot jobban megértették, rájöttek, hogy ezek egy általánosabb szimmetriához tartoznak, aminek az izospin-szimmetria egy alcsoportja.
A kvarkok "érzik" a gyenge kölcsönhatást is, mindazonáltal az erős kölcsönhatás tömeg-sajátállapotai nem ugyanazok, mint a gyenge kölcsönhatáséi. Így az u és d kvarkok, amikor gyengén hatnak kölcsön, nem ugyanazok, mint az erősen kölcsönható u és d kvarkok. A kettő között egy koordináta forgatás a különbség, aminek a mértéke a Cabibbo-szög vagy általánosabban, az 's' kvarkot is figyelembe véve a Cabibbo–Kobajasi–Maszkava-mátrix.
A részecskefizika standard modelljében a Cabibbo–Kobajasi–Maszkava-mátrix (CKM-mátrix régebben Kobajasi–Maszkava-mátrix vagy KM-mátrix) egy unitér mátrix, ami az ízváltó gyenge bomlások erősségéről hordoz információt. Technikailag megadja az egymásnak meg nem felelő azon kvantumállapotok közötti kapcsolatot, amikor a kvarkok erős kölcsönhatásban vesznek részt ill. gyenge kölcsönhatásban vesznek részt. A mátrix fontos a CP-sértés megértésében.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Hadron-időszak)
------------------
http://hu.wikipedia.org/wiki/Izospin
http://hu.wikipedia.org/wiki/Cabibbo%E2%80%93Kobajasi%E2%80%93Maszkava-m%C3%A1trix