Az izotóp spin (isospin) az egyik belső jellemző ( kvantumszám ), amely meghatározza a hadronok töltési állapotainak számát . Különösen a proton és a neutron (ezek az elemi részecskék általános neve nukleonok ) különböznek az izospin vetületének értékében , míg az izospin abszolút értéke megegyezik. Ez utóbbi az erős kölcsönhatás izotópos invariancia tulajdonságát fejezi ki . Az izotópos spin fogalmát Heisenberg vezette be 1932-ben [1] [2]
Az Isospin az erős kölcsönhatás miatt minden folyamatban konzerválódik, de a gyenge és elektromágneses kölcsönhatások megsértik . Az izospin konzerválása erős kölcsönhatásokban lehetővé teszi a reakciókeresztmetszetek közelítő kiszámítását és a magszintek szerkezetének előrejelzését olyan esetekben, amikor a nem konzerváló izospin kölcsönhatások hatása kicsi [3] [4] .
Az erős kölcsönhatás szempontjából a proton és a neutron ugyanaz a részecske, és sok más tulajdonság is közel áll hozzájuk. Ezért egy olyan modellt fejlesztettek ki, amely szerint bármely nukleon izotóp spinje 1/2, aminek két lehetséges "vetülete" van egy speciális izotópos térben . Ha az I z izotóp spin vetülete +1/2, akkor a nukleon protonná, míg -1/2 esetén neutronná válik. (Ez az előjelegyezmény az elemi részecskefizikában elfogadott; a magfizikában az izotóptér z -tengelyét néha [5] ellentétes irányba állítják [6] , így a neutron izospin vetülete +1/2 és a legtöbb mag teljes izospin-projekciója pozitív) .
Az izotópos spinnek ez a viselkedése a kvantummechanika szemszögéből természetesnek tűnik, hiszen már van egy hasonló tulajdonságú kvantumszáma - spin . Ezzel a névvel analógiaként bevezették az "izotópos spin" kifejezést.
Az Isospin I azonos minden hadronra , amely izotópmultipet alkot , a hadronok száma egy ilyen multiplettben 2 I + 1. Az izomultilettben minden hadronnak megvan a saját I z izospin vetülete és saját elektromos töltése , de az összes többi kvantum a számok megegyeznek ( spin , paritás , barionszám , furcsaság stb.). Így a nukleon izo-dublett ( I = 1/2) két tagból áll: egy protonból és egy neutronból, amelynek I z = ±1/2. A pion izotriplett izospin 1 és izospin vetülete +1, 0, -1.