Isospinberoende

Isospinberoende är ett begrepp inom kärn- och partikel fysik som beskriver hur en fysisk process eller en observerad storhet varierar med isospinet, det kvantnummer som används för att beskriva likheten mellan up- och down-quarks samt mellan proton och neutron i starka interaktioner. Isospin behandlas som en ungefärlig SU(2)-symmetri där up- och down-quark kan bytas med varandra utan att interaktionen förändras i huvudsak.

Den starka kärn- och partikelinteraktionen är näst intill isospinsymmetrisk, vilket ger relationer mellan amplituder i olika isospinkanaler. Amplituder för processer som skiljer sig endast i isospin kan ofta uttryckas som summor över isospinkanaler med Clebsch–Gordan-koefficienter, vilket leder till predikterbara förhållanden mellan differentialkorss-sektioner och andra observerbara kvantiteter.

Isospinbrytning uppkommer när symmetrin inte är exakt. Höga ordningar av isospinbrytning härrör främst från skillnaden i up- och down-quarks masseskillnader samt från elektromagnetiska interaktioner. Dessa brytningar ger smalla skillnader mellan hadepartier som proton och neutron och mellan olika isospinkanaler i scattering och decays.

Exempel är pion-nukleon-scattering där kanalerna π^+ p och π^0 n är kopplade genom isospin, och där resonanser som Δ(1232) dominerar i I=3/2-kanalen. I nucleon-nucleon scattering kan totalisospin vara I=1 för pp och nn, medan pn kan innehålla blandningar av I=0 och I=1.

Användning av isospinberoende är central i modellering av den nukleära kraften, hadronspektroskopi och lattice QCD, där symmetrin förenklar och systematiserar beräkningar och jämförelser mellan relaterade processer. Isospinberoende beskriver därmed hur starka interaktioner varierar över isospinrum.