Hace poco leí en un libro que un nucleón con isospin +1/2 es un protón y si se cambia el isospin a -1/2, es un neutrón, por lo que es la misma partícula en diferentes estados. Si un protón tiene una configuración de quarks diferente $uud$ que un neutrón $udd$ ¿Qué ocurre con la composición de los quarks cuando el isospín cambia de +1/2 a -1/2?
Respuestas
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Frank Nicodem
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El isospín es una simetría aproximada de las interacciones nucleares. A grandes rasgos, la componente "x" del isospín consiste en cambiar los quarks u por quarks d y los quarks d por quarks u. Dado que los quarks u y d son muy parecidos -tienen cargas diferentes pero aproximadamente la misma masa y razonablemente las mismas interacciones con gluones y otros quarks-, se pueden resumir rápidamente las propiedades de varios bariones y mesones en términos de esta simetría aproximada.
El neutrón y el protón son no realmente la misma partícula en un estado diferente. Más bien, son dos partículas muy similares, que tendrían las mismas masas y otras propiedades si no hubiera diferencia de masa entre los quarks d y u y no existían las interacciones electromagnéticas o débiles. Si así fuera, serían tan similares (y tan diferentes) como un electrón con espín "arriba" y un electrón con espín "abajo", al menos si se dispusiera de pomos experimentales (como el campo magnético para los espines ordinarios) que hicieran girar el isospín de las partículas. Un mando así serían (más o menos) los campos W y Z.
Eric Grunzke
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Al igual que el espín, el isospín no puede cambiar de forma aislada: se necesita una partícula intermedia. Para el espín, esa partícula suele ser el fotón: si se quiere reorientar una partícula en un campo magnético, el modelo correcto es la absorción o emisión de un fotón virtual desde el imán.
La partícula más importante en el cambio de isospín en la fuerza nuclear es el pión, un triplete de partículas con carga ±1 o 0. El pión es la partícula más importante en el cambio de isospín en la fuerza nuclear. $\pi^±$ son los operadores de subida y bajada de isospín que te interesan: las reacciones $\rm p\leftrightarrow n\pi^+$ o $\rm n\leftrightarrow p\pi^-$ rotar el isospin del nucleón pero preservar el contenido de quarks.
