양성자와 중성자는 핵력 입장에서는 동일한 입자이다.
양성자와 중성자는 스핀이 $\frac{1}{2}\hbar$로 동일하고, 질량도 거의 같다. 질량의 차이는 전하의 차이가 만든 것으로 볼 수 있다. 1932년 하이젠베르그 등은 둘이 핵력의 입장에서는 핵자(nucleon)라는 동일한 입자로 단지 서로 다른 상태에 있는 것으로 보았다. 하이젠베르그는 이 둘을 구분하는 내부자유도로 아이소스핀을 도입했다. 아이소스핀(isospin) $\vec{I}$는 세 성분을 가진 벡터로 각각을 $I_1, I_2, I_3$로 나타낼 때 이들은 스핀과 유사하게 양자화된다. 이들의 교환관계는 \[ [I_i, I_j] = i\varepsilon_{ijk} I_k, ~~ \text{for} ~~i,j,k=1,2,3, \] \[ [I^2, I_i] = 0 \] 로 스핀의 $S_x, S_y, S_z$의 관계와 동일하다. 또한 $I^2$은 $i(i+1)$을 고윳값으로 가지는 데 양성자와 중성자는 $i=\frac{1}{2}$의 양자수를 가지고 있는 입자이다. 이는 보통의 스핀 $s=\frac{1}{2}$의 입자가 $S_z$이 $\frac{1}{2}\hbar, -\frac{1}{2}\hbar$인 두 상태에 있는 것처럼 $I_3$도 $\frac{1}{2}, -\frac{1}{2}$의 두 값을 가질 수 있다. 스핀의 경우에는 한 입자의 두 상태로 보지만 핵자에서 아이소스핀의 $I_3$이 $\frac{1}{2}$인 것이 양성자로, $-\frac{1}{2}$인 것이 중성자로 별개의 입자로 취급한다.
전하가 전자기상호작용을 유발하는 것처럼 아이소스핀은 강한상호작용의 근원이라 할 수 있으며, 이 상호작용을 하는 입자는 나름대로의 아이소스핀을 가지고 있다. 정수의 $i$ 값을 가지고 있는 것이 핵자끼리의 힘을 매개하는 중간자로 예를 들어 세 파이온 $(\pi^+, \pi^0, \pi^-)$는 $i=1$의 입자군으로 각각 $I_3=+1, 0, -1$인 입자이다. 스핀이 보존량인 것과 마찬가지로 핵자의 반응에서 아이소스핀이 보존되어야 한다. 예를 들어 다음의 반응이 있을 수 있는 데 \[ \pi^-p ~\longrightarrow~\pi^0n \] 전하량이 보존되는 것과 같이 $I_3$값이 $-\frac{1}{2}$을 유지되는 것을 알 수 있다.
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