ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принцип изотопической инвариантности ядерных сил из "Введение в ядерную физику " Одинаковый характер ядерных взаимодействий между двумя протонами и между нейтроном и протоном (в синглетном состоянии) свидетельствует о глубоком сходстве протона с нейтроном, которые в некотором смысле могут даже считаться тождественными частицами. Остановимся на этом вопросе подробнее. [c.511] Сходство нуклонов этим не ограничивается. Сравнение свойств легких ядер-изобар, проведенное в 30, показало, что они группируются в зарядовые мультиплеты с близкими характеристиками. В особенности четкая картина получается для легких зеркальных ядер, которые зачастую имеют по нескольку идентичных уровней. [c.512] Гипотеза эта представляет очень большой интерес, так как в случае ее справедливости зарядовая независимость ядерных сил должна обнаруживаться в самых разнообразных явлениях, имеющих отношение к сильным взаимодействиям. Поэтому очень важно обосновать эту гипотезу экспериментально. Заметим, что существование зарядовых мультиплетов среди ядер-изобар, конечно, можно рассматривать как одно из многочисленных следствий этой гипотезы. Однако обратного заключения делать нельзя. Из существования зарядовых мультиплетов, строго говоря, не следует зарядовая независимость ядерных сил, так как в принципе их существование может быть следствием каких-либо других причин. Выражаясь математическим языком, наличие зарядовых мультиплетов среди ядер-изобар является необходимым, но не достаточным условием справедливости гипотезы зарядовой независимости ядерных сил. [c.512] В связи с этим особую ценность имеют результаты опытов по изучению элементарных процессов рассеяния нуклона на нуклоне, так как в этих опытах зарядовая независимость ядерных сил (в случае ее существования) должна проявляться непосредственно, т. е. в форме равенства этих сил, соответствующих им потенциалов и сечений рассеяния. Одним из таких результатов и является экспериментальное доказательство тождественности (р — р)- и (п — /7)-взаимодействий в so-состояниях. [c.512] Согласно этой гипотезе, взаимодействие любой пары нуклонов (р — р, п — п, п — р) между собой должно быть одинаковым не только в s,o- o TO HHH, для которого это доказало, но и в любом другом состоянии. [c.513] Вся совокупность имеющихся в настоящее время экспериментальных данных о взаимодействии между нуклонами согласуется (с точностью до кулоновского взаимодействия) с гипотезой зарядовой независимости ядерных сил. Более того, область применения этой гипотезы распространяется на любые явления, относящиеся к сильным взаимодействиям. Кроме свойств атомных ядер, о которых речь уже шла, зарядовая независимость проявляется, например, также в свойствах я- и /С-мезонов и гиперонов, причем и здесь не было обнаружено ни одного явления, противоречащего этой гипотезе. [c.513] С помощью понятия изотопического спина может быть построена удобная формальная схема взаимодействия нуклонов. [c.513] Рассмотрим, например, взаимодействие между собой двух нейтронов, двух протонов и нейтрона с протоном и запишем для этих случаев значение полного вектора изотопического спина, его проекции и величины суммарного электрического заряда. Будем руководствоваться обычными правилами сложения квантовых векторов с учетом величин их проекций. Согласно этим правилам, при сложении двух квантовомеха.ничеоких векторов, каждый из которых равен V2, возможны два значения суммы О и 1. Однако если проекция суммарного вектора равна 1, то из двух значений для суммарного вектора остается возможным только одно, а именно 1. В соответствии с этим (р-р)- и (п — /г)-взаимодействия описываются суммарным изотопическим спином Т = 1 (табл. 38). [c.514] Отсюда видно, что в соответствии с описываемой формальной схемой характер взаимодействия между двумя нуклонами определяется только абсолютной величиной вектора изотопического спина и не зависит от величины его проекции, т. е. от поворота осей изотопического пространства . Это свойство ядерного взаимодействия носит название изотопической инвариантности. Изотопическая инвариантность является прямым следствием зарядовой независимости ядерных сил. Точнее говоря, изотопическая инвариантность — это выражение зарядовой независимости в изотопическом пространстве. Естественно, что изотопическая инвариантность существует с точностью до кулоновского взаимодействия. [c.515] Законы сохранения являются следствием симметрии законов природы относительно некоторых преобразований. [c.515] например, закон сохранения энергии и ил пульса выражает независимость результатов эксперимента от времени и места его выполнения (симметрия перемещения в пространстве и времени) закон сохранения момента количества движения — независимость результатов эксперимента от поворота в пространстве (вращательная симметрия) закон сохранения четности— от зеркального отражения (зеркальная симметрия). Выполнение этих законов связано с однородностью времени и однородностью, изотропией и зеркальной симметрией пространства. [c.515] Отсюда, в частности, может быть сделано заключение о ядер-ной нестабильности р — р)- и п — п)-систем, т. е. о невозможности существования бипротона 2He и бинейтрона o . В дальнейшем мы встретимся с другими примерами запретов, накладываемых законом сохранения изотопического спина (см., например, 79,, п. 8). [c.516] Но электрический и ядерный (барионный) заряды сохраняются во всех видах взаимодействий, в том числе и в сильном. Поэтому сохранение проекции изотопического спина является простым следствием этих законов сохранения и уравнения (70.12) . [c.516] Электромагнитное взаимодействие нарушает изотопическую инвариантность. Изотопический спин не сохраняется в электромагнитных взаимодействиях. Однако соотношение (70. 12) и законы сохранения электрического и ядерпого зарядов остаются справедливыми и для них. Поэтому проекция изотопического спина сохраняется также и в электромагнитных взаимодейст-виях. [c.516] Очень важно заметить, что заключение о справедливости закона сохранения изотопического спина в сильных взаимодействиях, сделанное на примере взаимодействия между двумя нуклонами в s-оостоянии в соответствии с гипотезой об изотопической инвариантности, должно оставаться справедливым и для всех других состояний. Это заключение подтверждается всем имеющимся в настоящее время экспериментальным материалом, относящимся к взаимодействию между нуклонами (см. 71). Однако область применения нового закона сохранения не ограничивается нуклон-нуклонным взаимодействием, а охватывает гораздо более широкий круг явлений. [c.517] Понятие изотопического спина позволяет классифицировать энергетические состояния ядер не только по значениям энергий, импульса, момента и четности, но также и по значениям изотопического спина. При этом оказывается, что возбужденным состояниям ядра соответствуют более высокие значения изотопического спина, чем основному состоянию (подробнее см. 30). [c.517] Кроме атомного ядра, понятие изотопической инвариантности распространяется также на разнообразные процессы, происходящие с участием нуклонов, л- и А -мезонов и гиперонов, я также их античастиц (см., например, 79, п. 9 80,- п. 5). [c.518] Вернуться к основной статье