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L'isospin

L'isospin venne introdotto da Werner Heisemberg per dare una spiegazione della forza che tiene assieme i nucleoni all'interno di un nucleo atomico. Essi infatti subiscono una forza che evidentemente non deve tenere conto della repulsione coulombiana, essendo i protoni particelle cariche positivamente e neutroni particelle neutre. Quindi, il signor H. ipotizzò che protoni e neutroni fossero due stati diversi della stessa particella, il nucleone. In quest'ottica, venne introdotto l'isospin, una quantità vettoriale, del tutto simile allo spin, responsabile della forza d'interazione forte. In particolare il protone ha isospin +1/2, mentre il neutrone ha I = -1/2. In realtà questa nuova quantità non è esattamente come lo spin perché l'isospin non descrive una simmetria perfetta: questo è dovuto alla differenza in massa tra il protone e il neutrone (più pesante). Tuttavia nelle interazioni forti si può benissimo assumere che l'isospin si conservi: esso, in particolare, tiene conto del sapore dei quark. Risulta quindi essere assente nel caso delle interazioni deboli* e in quelle elttromagnetiche. La relazione di Gell Mann-Nishima permette di calcolare la terza componente dell'isospin di una particella, note la sua carica Q e l'ipercarica Y. Essa è:
                                                       I = Q - Y/2.
L'ipercarica Y è data dalla somma del numero barionico, stranezza, charm, bottom e top. Spero di essermi spiegato.

* In realtà esiste anche l'isospin debole, indicato usualmente con T, che tiene conto degli effetti dell'interazione debole. In particolare esso spiega la trasformazione (durante un decadimento) di un quark di un dato sapore in uno di sapore differente. Infatti, non si è mai osservato il decadimento di un quark in un altro dello stesso sapore.