ما المقصود بجسيم إيزوسبين في فيزياء الكم

اقرأ في هذا المقال


يعرف إيزوسبين بأنه رقم كمي متعلق بمحتوى الكوارك العلوي والسفلي للجسيم، وبشكل أكثر تحديدًا، يعتبر تناظر الأيزوسبين مجموعة فرعية من تناظر النكهة الذي يُرى على نطاق أوسع في تفاعلات الباريونات والميزونات.

مفهوم جسيم إيزوسبين

  • يحتوي اسم مفهوم جسيم إيزوسبين على مصطلح الدوران لأن وصفه الميكانيكي الكمومي مشابه رياضيًا لوصف الزخم الزاوي، وعلى وجه الخصوص في الطريقة التي يقترن بها، على سبيل المثال يمكن أن يقترن زوج بروتون ونيوترون إما في حالة إجمالي متساوي الدوران 1 أو في واحد من 0، ولكن على عكس الزخم الزاوي، فهو كمية بلا أبعاد وليست في الواقع أي نوع من السبين.
  • من ناحية أصل الكلمة، اشتق المصطلح من الدوران النظيري، وهو مصطلح محير يفضله الفيزيائيون النوويون الدوران المتساوي الضغط، وهو أكثر دقة في المعنى. قبل تقديم مفهوم الكواركات، حيث كانت الجسيمات التي تتأثر بالتساوي بالقوة الشديدة ولكن لها شحنة مختلفة مثل البروتونات والنيوترونات، إذ تعتبر حالات مختلفة لنفس الجسيم، ولكن لها قيم متساوية مرتبطة بعدد حالات الشحنة.
  • يعتبر إيزوسبين مفيدًا لأن التفاعل القوي المهم في تكوين النوى هو شحنة أعمى، ويرى التفاعل القوي نواة ولا يرى شحنتها، إذ يدخل تأثير الشحنات كتصحيحات عالية المستوى لكيفية تكوين النواة.

محتوى الكوارك وإيزوسبين

في الصيغة الحديثة يُعرَّف إيزوسبين I على أنه كمية متجهية يكون فيها للكواركات العلوية والسفلية، حيث أن قيمة I  = 1/2، مع كون المكون الثالث ( 3 ) +1/2 للكواركات العلوية، و −1/2 للكواركات السفلية، في حين أن جميع الكواركات الأخرى لها I  = 0، لذلك بالنسبة للهادرونات بشكل عام حيث u و d هما عدد الكواركات العلوية والسفلية على التوالي. يمكن تمييز الهدرونات التي تحتوي على نفس محتوى الكوارك ولكن اختلاف إجمالي متساوي تجريبيًا للتحقق من أن النكهة هي في الواقع كمية متجهة، وليست عددية.

المصدر: Symmetry Principles Particle Physics، W. M. GibsonQuarks: Frontiers in Elementary Particle Physics، Y. Nambu‏Elementary Particle Physics، I.R. Kenyon‏The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists، G. D. Coughlan


شارك المقالة: