Правила отбора

Правила отбора – правила, которые на основе законов сохранения квантовых чисел устанавливают допустимые процессы с участием микросистем (молекул, атомов, ядер, элементарных частиц). Любая микросистема характеризуется определённым набором квантовых чисел. В изолированном состоянии эти квантовые числа у микросистемы остаются неизменными, поскольку являются проявлением соответствующих законов сохранения. Так электрический заряд или полный угловой момент (момент количества движения) изолированной системы не изменяются, так как существуют законы сохранения электрического заряда и углового момента. Рассмотрим примеры.

Пусть атом находится в одном из своих дискретных состояний с энергией Е₁и угловым моментом J₁ = 1 (в единицах ). В атоме есть другое состояние с энергией Е₂ < Е₁ и J₂ = 0. Атом может перейти из состояния 1 в состояние 2, испустив фотон с энергией Е_ф = Е₁ – Е₂ (отдачей атома пренебрегаем). Каков будет угловой момент фотона J_ф? Полный угловой момент с учётом того, что это вектор должен сохраняться, т.е. ₁ = ₂ + _ф или = + _ф. Откуда J_ф= 1. Фотон с таким угловым моментом называют дипольным. Таким образом, правила отбора допускают излучение в рассмотренном процессе лишь дипольного фотона.
Другой пример относится к нуклонам – протону и нейтрону. В свободном состоянии протон стабилен, а нейтрон распадается: n p + e^- + _e, где e^- - электрон, а _e - электронное антинейтрино и только этот сценарий распада допустим правилами отбора.

	n		p	+ e^- +	_e
B	1	=	1	+0	+0
Q	0	=	1	-1	+0
L_e	0	=	0	+1	-1

Нейтрон и протон – барионы и наделены барионным числом В = + 1. e^- и _e - лептоны и наделены лептонным числом L_е (+ 1 для e^- и –1 для _e). Барионное и лептонное числа сохраняются. Кроме того, масса нейтрона больше суммарной массы конечных частиц. Вышеприведённый распад нейтрона – единственный его распад, допустимый законом сохранения энергии и правилами отбора, требующими сохранения электрического заряда, барионного и лептонного квантовых чисел.
Правила отбора отражают свойства симметрии сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий.
В слабом взаимодействии под действием заряженного тока либо изменяются на единицу странность s, очарование c, bottom b и top t

Δs = ±1, Δ = ±1, Δ = ±1, Δ = ±1,

либо не изменяются, если ни в начальном, ни в конечном состояниях не присутствуют s, c, b, t-кварки. Слабое взаимодействие под действием нейтрального тока не изменяет типы кварков. Изотопическая инвариантность нарушается в слабых и электромагнитных взаимодействиях.
В полулептонных распадах частиц, происходящих без изменения странности, выполняются правила отбора

ΔQ = ΔI₃ = ±1, |ΔI| = 1,

ΔQ – изменение суммарного электрического заряда адронов.

K⁺ → μ⁺ν_μ, π⁺ → μ⁺ν_μ.

В полулептонных распадах частиц, происходящих с изменением странности, выполняются правила отбора

ΔQ = Δs = ±1, ΔI₃ = 1/2, |ΔI| = 1/2.

Разрешено	Запрещено
K⁰ → e⁺ + ν_e + π^-	K⁰ → e^- + _e + π⁺
Σ^- → n + e^- + _e	Σ⁺ → n + e⁺ + ν_e
Ξ⁰ → Σ⁺ + e^- + _e	Ξ⁰ → Σ^- + e⁺ + ν_e

См. также

Правила отбора Selection rules

Правила отбора
_{Selection rules}