સમચક્રણ

સમચક્રણ અથવા આઇસો-સ્પિન (સંજ્ઞા: I) એ મૂળભૂત કણો સાથે સંકળાયેલી એક ક્વૉન્ટમ-સંખ્યા છે. 'આઇસોટૉપિક સ્પિન' માંથી 'આઇસો-સ્પિન' શબ્દ બન્યો છે. એક જ પ્રકારના કણો કે જેમની વચ્ચે કેવળ વિદ્યુતભારનો જ તફાવત હોય અને બીજી બધી રીતે સમાન હોય તેવા કણોને દર્શાવવા માટે આઇસો-સ્પિન નામના ગુણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. દાખલા તરીકે, પ્રોટોન અને ન્યૂટ્રોન વિદ્યુતભાર સિવાય બીજી બધી રીતે સમાન છે, તેમની વચ્ચે દળનો તફાવત પણ નહિવત છે. મોટભાગે આ ગુણધર્મ પ્રબળ આંતરક્રિયામાં ભાગ લેતા બેરિયોન અને મેસોન સમૂહના કણોને લાગુ પડે છે.

વર્ણન

પ્રાયોગિક રીતે જોવા મળે છે કે બે પ્રોટોન અથવા બે ન્યૂટ્રોન વચ્ચે પ્રવર્તતી પ્રબળ આંતરક્રિયા એકસરખી હોય છે. તે સૂચવે છે કે જ્યાં સુધી પ્રબળ આંતરક્રિયાને લાગેવળગે છે ત્યાં સુધી પ્રોટોન અને ન્યૂટ્રોનને એક જ કણનાં બે સ્વરૂપો તરીકે ગણી શકાય. તે જ રીતે પ્રબળ આંતરક્રિયાને અનુલક્ષીને પાયોન (
π⁺
,
π⁰
,
π⁻
)ને એક જ કણની ત્રણ અવસ્થાઓ તરીકે ગણી શકાય. જ્યારે વિદ્યુતચુંબકીય આંતરક્રિયાને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે ત્યારે
π⁺
અને
π⁰
વચ્ચેની આંતરક્રિયાઓ વચ્ચે તફાવત પડે છે; કારણ કે માત્ર
π⁺
જ વિદ્યુતભાર ધરાવે છે. ઉપરાંત વિદ્યુતચુંબકીય આંતરક્રિયા પ્રબળ આંતરક્રિયા કરતાં ૧૦૦ ગણી ઓછી મંદ હોય છે, તેથી આવી મંદ આંતરક્રિયાને અવગણી શકાય છે.

આમ, પ્રોટોન અને ન્યૂટ્રોન માફક એક જ પ્રકારના કણો કે જેમની વચ્ચે માત્ર વિદ્યુતભારનો જ તફાવત છે તેવા કણોને દર્શાવવા માટે પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં આઇસો-સ્પિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેને I વડે દર્શાવવામાં આવે છે. પ્રોટોન અને ન્યૂટ્રોન કણ માટે I નું મૂલ્ય ¹⁄₂ છે. કોઈ પણ I સંખ્યાવાળા કણ સમૂહમાં 2I + 1 સભ્યો હોય છે. એટલે કે જ્યારે I = ¹⁄₂ હોય ત્યારે તે કણ સમૂહમાં સભ્ય-સંખ્યા 2 (¹⁄₂) + 1= 2 થશે, જેમ કે પ્રોટોન અને ન્યૂટ્રોન. જ્યારે I =  1 હોય ત્યારે કણ સમૂહમાં સભ્યોની સંખ્યા 2 (1) + 2 = 3 થશે, જેમ કે ત્રણ પાયોન
π⁺
,
π⁰
અને
π⁻
.

પૂરક વાચન

• Borrelli, Arianna (2017). The uses of isospin in early nuclear and particle physics. Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics 60:81-94 (લવાજમ જરૂરી)