Na Física, isospin (termo derivado de isotopic spin ou isobaric spin) é um termo criado em 1961 que representa um número quântico relacionado às forças fortes no estudo das partículas elementares.
Esta teoria apareceu a partir da constatação de que o próton e o nêutron possuem o mesmo spin (1/2), praticamente a mesma massa, mas possuem cargas elétricas diferentes (+1 e 0). E também que a força de atração que une essas partículas no núcleo atômico é insensível à carga.
O conceito de isospin já foi superado pela cromodinâmica quântica (QCD), porém ele continua a ser bastante usado na física de partículas experimental.
Operadores de criação e aniquilação
, cria um próton
, cria um nêutron
, destrói um próton
, destrói um nêutron
Operadores isospin
Os operadores isospin são definidos assim:
, transforma um nêutron num próton
, transforma um próton num nêutron.
Estrutura de grupo
O termo isospin deriva do fato de os operadores isospin , e possuírem uma relação de comutação similar à do momento angular (, cap. 5):
,
,
.
As 'rotações' correspondentes formam um grupo de Lie, conhecido como o grupo isospin.
A consequência disso é que a teoria desenvolvida para o momento angular pode ser rapidamente adaptada para resolver problemas ligados ao isospin.
Multipletos isospin
Semelhante ao caso dos núcleons (próton e nêutron), outras partículas podem ser agrupadas nos assim chamados multipletos (, pag. 45):
dubleto-nucleon:
tripleto-píon:
quadrupleto-delta:
etc.
Por conseguinte, a teoria desenvolvida para o primeiro caso pode ser facilmente adaptada aos outros grupos.
Aplicação
A invariância isospin pode explicar, por exemplo, por que as duas formas de decaimento da partícula ocorrem com uma frequência 2:1 e não como intuitivamente seria esperado 1:1.
Referências Harry J. Lipkin, Lie Groups for Pedestrians (2002) Dover Publications. G. 't Hooft et al, Lie Groups in Physics (2007) Utrecht University
Categoria:Física nuclear