ічний спін Т тільки в тому випадку, коли число протонів Z дорівнює числу нейтронів N. Ізотопічний спін ​​ядра може бути дорівнює одиниці, або коли число протонів дорівнює числу нейтронів, або коли число протонів відрізняється від числа нейтронів на одиницю.
Ізотопічного спін системи, що складається з двох нуклонів, може дорівнювати або одиниці, або нулю. Якщо Т = 1, то може приймати три значення: -1, 0, +1. Значенням Т = - 1 відповідає система, що складається з двох нейтронів (кожному, нейтрону відповідає); значенню Т = 0 відповідає система, що складається з протона і нейтрона (заряд дорівнює +1). При Г = 1 заряд системи дорівнює +2, тобто система складається з двох протонів. Отже, ізотопічний спину Г = 1 відповідає ізобарний триплет n - n, n - р, р - р. Все. компоненти цього триплета, стану яких задовольняють принципом Паулі), мають однакові спини, парності і однакову внутрішню структуру. p> Таким чином, при T = 1 можливі тільки такі стани системи n - р, які можуть мати місце для систем, що складаються з двох протонів або двох нейтронів: 'S 0 , ( 3 Po, 3 P , 3 P ), т. е. лише парні синглет і непарні триплети. При T = 0 існує тільки одне значення-компоненти ізотопічного спина: T. Цьому стану системи двох нуклонів відповідають симетричні хвильові функції, тобто парні триплети і непарні синглет.
Наведена класифікація станів дає можливість більш чітко сформулювати сутність зарядовим незалежності, т. е. ізотопічний інваріантності ядерних сил, для системи, що складається з двох нуклонів: ядерна взаємодія будь-якої пари нуклонів в станах з Т = 1 однаково.
Гіпотеза ізотопічний інваріантності ядерних сил заснована на припущенні, що в ізотопічного просторі відсутні фізично виділені напрямки: тривимірне ізотопічний простір изотропно.
Подання про ізотопічний інваріантності легко може бути узагальнено на випадок більш складних систем, що складаються з Z протонів і N нейтронів. У разі суворого виконання ізотопічний інваріантності гамільтоніан системи не повинен змінюватися при заміні будь-якого протона на нейтрон і навпаки. Всі стану системи, в якій проведена така заміна, повинні збігатися з станами первісної системи, якщо тільки вони не заборонені принципом Паулі. p> Заміна протона нейтроном означає зменшення Т на одиницю, тобто поворот вектора Т в ізотопічного просторі. Якщо в результаті такої заміни гамільтоніан не зміниться, то він інваріантний щодо обертання в ізотопічному просторі. Ізотопічний спін системи в цьому наближенні є інтегралом руху, тобто він зберігається. Кожному стану системи відповідає певний ізотопічний спін Т, залежний від ізотопічних спинив всіх частинок, що утворюють систему, та від їх орієнтації в ізотопічному просторі.
Насправді протони за своїми властивостями (За масою, електричному заряду, магнітному моменту) дещо відрізняються від нейтронів, тому заміна протона нейтроном і навпаки повинна призводити до зміни гамильтониана системи. Це означає, що ізотопічний спін Т НЕ є точним В«квантовим числом. Внаслідок кулонівського взаємодії в гамільтоніан повинні увійти члени, що не інваріантні щодо обертань в ізотопічному просторі. Однак у легких ядрах, що містять невелике число протонів, кулонівська взаємодія значно слабкіше ядерного, завдяки чому зарядово-неінваріантни члени гамільтоніану можна розглядати як мале обурення. Таке обурення призводить до того, що стан системи може бути сумішшю станів з різними значеннями ізотопічного спина. При дуже малих зарядово-неінваріантни членах стан системи можна характеризувати ізотопічним спіном, що грає роль неточного квантового числа. З аналізу експериментальних даних випливає, що для незбуджених станів ядер ізотопічний спін має сенс квантового числа аж до Z 20. Легкі ядра можна розбити на дві групи: ядра з цілим і напівцілим ізотопічним спіном Т (тобто ядра відповідно з парними і непарними A). Кожному значенню Т відповідає 2Т +1 можливих значень проекції ізотопічного спина Т, утворюють ізотопічний мультиплет. Целочисленному ізотопічний спину Т відповідає непарне, а напівцілим - парне число компонент мультиплету.
Із збільшенням Г енергетична стійкість ядер зменшується, тому основним станам ядер відповідають малі значення ізотопічного спина: Т = 0, 1/2 і 1. Залежно від значення ізотопічного спина системи можна говорити про ізобарних сінглет (Т = 0), дублетах (Т = 1 / 2 ) і триплетах (Т = 1). До ізобарний сінглет відносяться такі ядра, як 2 Чи не 4 і Н 2 . Це можна обгрунтувати наступним чином. Ядру 2 Чи не 4 , що складається з чотирьох нуклонів, відповідає компонента T = 0. Отже, у 2 Чи не 4 ізотопічний спін Т може...
