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Isospin,

 

Isobarenspin, Formelzeichen I, Quantenzahl der Hadronen (d. h. stark wechselwirkender Elementarteilchen), die Teilchen mit unterschiedlicher elektrischer Ladung bei (nahezu) gleicher Masse und übereinstimmenden Werten der übrigen Quantenzahlen charakterisiert. Wegen der Ladungsunabhängigkeit der starken Wechselwirkung können solche Teilchen zu Multipletts zusammengefasst werden, dessen 2I + 1 Mitglieder als verschiedene Zustände eines einzigen Teilchens angesehen werden können (Isospinmultipletts). Beispiele sind neben dem Nukleonendublett (p, n) das Isospinsingulett Λ, das Isospindublett (K⁺, K⁰) und das Isospintriplett (Σ⁺, Σ⁰, Σ^-).

 

Nach formalen mathematischen Gesichtspunkten ist der Isospin dem Spin vollkommen isomorph: Der in einem abstrakten Isospinraum wirkende Isospinoperator hat drei Komponenten, Î = {Î₁, Î₂, Î₃} und sein Quadrat β ist gleichzeitig mit einer der drei Komponenten (üblicherweise Î₃) messbar. Die Eigenwerte von β haben die Form I (I + 1), wobei die Quantenzahl I nicht negativ ist und wie beim Spin entweder ganz- oder halbzahlig (ein ungerades Vielfaches von ½) sein kann; die Eigenwerte I₃ des Operators Î₃ durchlaufen in ganzzahligen Schritten alle Werte von I bis —I. Bei einem Singulett ist I = 0, bei einem Dublett I = ½, bei einem Triplett I = 1.

 

Benachbarten Werten von I₃ entsprechen Teilchen, deren elektrische Ladungen Q sich um eine Einheit der (positiven) Elementarladung e unterscheiden. Die Ladung Q (in Einheiten der Elementarladung) ist durch I₃, die Hyperladung Y und die Quantenzahlen Charm C, Bottom B und Top T bestimmt:

 

Ähnlich wie Einzelspins zu einem Gesamtspin lassen sich auch einzelne Isospins zu einem Gesamtisospin koppeln; so z. B. in einem Atomkern die Isospins der einzelnen Nukleonen zu einem Isospin des ganzen Kerns beziehungsweise seiner Zustände, mit Isospinmultiplizitäten gemäß den verschiedenen Werten der Quantenzahlen I₃, welche die Kerne einer Isobarenreihe definieren. - Zur Beschreibung der elektroschwachen Wechselwirkung wird den Leptonen analog ein schwacher Isospin I_W zugeordnet.