Мультиплеты частиц

Мультипле́ты части́ц — объединения частиц с одинаковым спином или, в случае частиц — адронов, внутренней чётностью.

Физические основы

Мультиплеты образуют частицы с приблизительно равными массами, барионными зарядами, спинами и странностью, а отличаются только электрическим зарядом. Внутри мультиплета (дуплета, триплета, октета, декуплета и др.) частицы обладают общим свойством, называемым «изоспин». Изотопический спин $T$ проявляет себя как векторная величина, поскольку каждая частица мультиплета проявляет себя как одно из внутренних квантовых состояний одной и той же частицы с одинаковым изоспином, отличающимися значениями проекции вектора $T_{z}$. Таким образом, в мультиплете число квантовых состояний равно числу частиц $N$, составляющий данный мультиплет.

Проекции спина и изотопического спина частицы могут отличаться только на величину $1\hbar$. Число частиц $N$ в этом случае составит $N=2T+1$, а изотопический спин:

$T={\frac {N-1}{2}}$.

Существуют мультиплеты, состоящие из одной частицы (синглеты), для которых $N=1$, $T=0$, $T_{z}=0$. Синглетом является, например, странный кварк.

Дулпеты состоят из двух частиц, например, верхнего $u$ и нижнего $d$ кварка. У них одинаковый барионный заряд, почти идентичные массы, спины равны, а изотопический спин равен либо $+{\frac {1}{2}}$, либо $-{\frac {1}{2}}$, то есть верхний и нижний кварки — просто разные квантовые состояния одной и той же частицы с изотопическим спином, равным ${\frac {1}{2}}$.

Примером триплета может служить мультиплет, состоящий из трёх $\pi$-мезонов ${\Biggl [}\pi ^{+},\pi ^{0},\pi ^{-}{\Biggl ]}$, для которого изотопический спин равен единице, а его проекции, соответственно, +1, 0, −1.

Мультиплеты существуют благодаря симметрии взаимодействия элементарных частиц. Характер симметрии приближённый, поскольку массы частиц могут немного отличаться.

Для очень высоких энергий возможно существование суперсимметрий, для которых подходят группы частиц с целыми и полуцелыми спинами. Такие группы можно назвать супермультиплетами, в которых составляющие их частицы могут значительно отличаться по своим массам.

Литература

• Емельянов В. М. Стандартная модель и её расширения. — Москва : Физматлит, 2007.
• Окунь Л. Б. Физика элементарных частиц. — Москва : URSS : Издательство ЛКИ, 2014.
• Черняев А. П., Белихин М. А., Желтоножская М. В. Введение в физику ускорителей заряженных частиц. — Москва : ООП физического факультета МГУ, 2019.

Ссылки

• Изоспин частиц
• Ядерная физика

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Мультиплеты частиц», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Мультиплеты_частиц» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».