Стандартная модель элементарных частиц

Еще на ранних этапах исследования элементарных (как тогда считалось) частиц было обнаружено, что нуклоны (протон и нейтрон) ведут себя в сильных взаимодействиях неотличимо друг от друга. Другими словами, имеет место симметрия относительно замещения одной частицы другой. То есть протон и нейтрон образуют изотопический дублет.

При этом масса всех членов мультиплета была бы одинакова. Поэтому разности масс частиц, входящих в мультиплет является хорошей мерой степени нарушения симметрии.

Эксперименты показывают, что, как правило, эти разности составляют проценты или доли процентов от масс частиц, из чего следует, что изоспиновая симметрия является достаточно точной.

Эти состояния образуют |j,m> c m=j,j-1,…,-j образуют базис неприводимого представления группы SU(2), характеризуемого числом j, которое может быть либо целым, либо полуцелым. Очевидно, размерность такого представления равна 2j+1.

Таким образом все состояния группы внутренних симметрий отождествляются с различными частицами. Групповые преобразования переводят одну частицу в другую, однако при этом не меняют систему координат, и неприводимые представления группы проявляют себя как вырожденные мультиплеты частиц. Сначала разрабатывалась идея изоспиновой инвариантности относительно группы SU(2). Однако позднее было обнаружено, что эта симметрия является частью более широкой симметрии SU(3), которая, однако, не являлась точной. Теория SU(3)-симметрии была названа «восьмеричный путь» и разработана Гелл-Маном и Неманом.