[include(틀:양자역학)]
[include(틀:강입자)]
== 개요 ==
{{{+1 Isospin}}}

업[[쿼크]]와 다운[[쿼크]]의 조합으로 이루어지는 양자수. [[하드론]]을 분류하는 데에 사용된다. 경우에 따라 [[원자핵]]을 분류하는 데 쓰이기도 한다. 업쿼크와 다운쿼크의 [[맛깔]] 대칭은 [[스핀(물리학)|스핀]]과 마찬가지로 [[리 군#s-2|SU(2)]] 대칭을 보이고 이를 아이소스핀이라고 부른다. SU(2) 아이소스핀 고유상태는 아이소스핀의 크기([math(I)])와 아이소스핀의 3번째 방향 성분([math(I_3)])이라는 두 개의 고유값으로 결정된다. 

위와 아래 스핀을
||<bgcolor=#fff,#1f2023><table width=100%><tablebordercolor=#fff,#1f2023><:>{{{#!wiki style="text-align: center"
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\left| s=\frac12, s_3=\frac12 \right> &= \binom10 \\
\left| s=\frac12, s_3=-\frac12 \right> &= \binom01
\end{aligned} )]}}}||
와 같이 디랙 표기법으로 나타낼 수 있듯이, [[양성자]]와 [[중성자]]의 아이소스핀도
||<bgcolor=#fff,#1f2023><table width=100%><tablebordercolor=#fff,#1f2023><:>{{{#!wiki style="text-align: center"
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\left| I=\frac12, I_3=\frac12 \right> &= p \\
\left| I=\frac12, I_3=-\frac12 \right> &= n
\end{aligned} )]}}}||
으로 나타낼 수 있다. 

아이소스핀은 [[강력#s-1.2|강한 상호작용]] 전후로 보존되는 양이며 [[약력#s-1.2|약한 상호악용]]이나 [[전자기력|전자기 상호작용]]을 통해 바뀔 수 있다. 따라서 [[바리온]]이 강한 상호작용으로 붕괴할 때  N → ΛK는 아이소스핀이 1/2 = 0 + 1/2 이라서 가능하지만 Δ → ΛK는 아이소스핀이 3/2 ≠ 0 + 1/2 이라서 불가능하다.

업쿼크, 다운쿼크, 스트레인지 쿼크의 SU(3) [[맛깔]] 대칭에 대하여는 아이소스핀(I-spin) 외에도 U-spin과 V-spin을 사용하기도 한다. U-spin은 다운쿼크와 스트레인지 쿼크로 이루어지는 대칭이고 V-spin은 업쿼크와 스트레인지쿼크로 이루어진 대칭이다. 이들 대칭은 아이소스핀보다 더 많이 깨져 있기 때문에 사용되는 빈도는 적다.

1932년, 하이젠베르크가 [[양성자]]와 [[중성자]]의 대칭성에 착안하여 고안하였다.[*출처1 W. Heisenberg, [[https://doi.org/10.1007/BF01342433|Über den Bau der Atomkerne. I]], Z. Phys. 77, 1–11 (1932)] 양성자와 중성자는 같은 입자의 위 상태와 아래 상태에 해당된다고 본 것이다. 1937년 유진 위그너는 그러한 대칭성에 동위체 스핀(isotopic spin)이라는 이름을 붙이고 [[원자핵]]을 분류하는데 사용했는데 그로부터 아이소스핀(isospin)이란 이름이 만들어졌다.[*출처2 E. P. Wigner, [[https://doi.org/10.1103/PhysRev.51.106|On the Consequences of the Symmetry of the Nuclear Hamiltonian on the Spectroscopy of Nuclei]], Phys. Rev. 51, 106 (1937)] 

1953년 [[머리 겔만|겔만]], 나카노, 니시지마에 의해 아이소스핀의 개념은 기묘도를 가진 [[하드론]]에도 적용되도록 확장되었다.[*출처3 M. Gell-Mann, [[https://doi.org/10.1103/PhysRev.92.833|Isotopic Spin and New Unstable Particles]] Phys. Rev. 92 833 (1953); T. Nakano and K. Nishijima, [[https://doi.org/10.1143/PTP.10.581|Charge Independence for V-particles]] Prog. Theor. Phys. 10 581 (1953)] 또한 1954년 [[양전닝]]과 로버트 밀스는 아이소스핀 개념을 응용하여 비가환 게이지 이론을 만들어낸다. [[양-밀스 질량 간극 가설#양-밀스 이론|양-밀스 이론]]은 약력과 강력을 잘 설명했고, 이후 [[표준 모형]]의 핵심이 된다.
[[분류:물리학]]