Оказывается, что сильно взаимодействующие частицы (адроны), весьма близкие по своим физическим свойствам, можно разбить на группы, называемые изотопическими мультиплетами (дублеты, триплеты и т. д.). В каждом мультиплете частицы одинаковым образом участвуют в сильных взаимодействиях, имеют примерно равные массы и одинаковые барионный заряд, спин, внутреннюю четность, странность, отличаясь друг от друга электрическим зарядом. В отсутствии электромагнитных и слабых взаимодействий все свойства таких частиц были бы одинаковыми.

Эту по существу независимость от электрических зарядов называют изотопической (или зарядовой) независимостью сильных взаимодействий. Так, протон и нейтрон объединяют в изотопический дублет. Эти две частицы рассматриваются как различные квантовые состояния одной и той же частицы – нуклона. Изотопические триплеты – это, например, $\left(\pi^{-}, \pi^{0}, \pi^{+}\right)$и ( $\left.\Sigma^{-}, \Sigma^{0}, \Sigma^{+}\right)$. Существуют и одиночные частицы, не входящие в мультиплеты, их называют синглетами ( $\eta$-мезон, $\Lambda$ – и $\Omega$-гипероны).

По аналогии с обычным спином каждому зарядовому мультиплету приписывают определенное значение изотопического спина (короче изоспина) T. Значение $T$ выбирают так, чтобы $2 T+1$ было равно числу частиц в мультиплете. Отдельным частицам мультиплета приписывают различные значения $T_{z}$ проекции изоспина на ось $Z$ в воображаемом изотопическом пространстве. Причем частице с бо́льшим электрическим зарядом – большее значение $T_{z}$. Например, для нуклонов $T=1 / 2$, у протона $T_{z}=+1 / 2$, у нейтрона $T_{z}=-1 / 2$; для $\pi$-мезонов ${ }^{*} T=1$, тогда для $\pi^{+}, \pi^{0}, \pi^{-}$соответственно $T_{z}$ равно $+1,0,-1$.

С изоспином связан закон сохранения. При сильных взаимодействиях сохраняется как изоспин $T$, так и его проекция. При электромагнитных – только $T_{z}$, сам же изоспин $T$ не сохраняется. Слабые взаимодействия протекают как правило с изменением изоспина $T$.

Понятие изоспина оказалось весьма плодотворным. На основании изотопической инвариантности удается предсказать существование, массу и заряд новых частиц. Именно так были предсказаны существование и свойства частиц $\pi^{0}, \Sigma^{0}, \Xi^{0}$ по известным $\pi^{ \pm}, \Sigma^{ \pm}$и $\Xi^{-}$. В заключение заметим, что понятие изоспина плодотворно используется не только по отношению к элементарным частицам, но и к атомным ядрам.
* Тот факт, что в случае $\pi$-мезонов в одном зарядовом мультиплете объединяются частица ( $\pi^{+}$) и античастица ( $\pi^{-}$), объясняется тем, что частицы, входящие в мультиплет, должны отличаться только величиной или знаком электрического заряда. Все остальные величины частиц мультиплета должны быть одинаковыми, что и имеет место для всех трех компонент данного триплета.