同位旋对称性（isospin symmetry）

质子和中子相像得出奇。它们的质量几乎完全相同（中子只重 0.1 个百分点），大小也差不多，强核力把它们束缚成原子核时，几乎完全不在乎谁是谁。仿佛强相互作用看到的不是两种不同的粒子，而是同一个对象的两副面孔。同位旋就是刻画这种近乎孪生关系的记账方式。

这个想法借用了普通自旋的类比，把质子和中子当作同一种粒子——核子——它有两种'同位旋态'，就像一支可以朝上（质子）或朝下（中子）的箭。于是人们说强相互作用具有同位旋对称性：无论你怎样在这两个态之间'旋转'，它的作用都相同，正如普通物理不在乎自旋朝哪个方向。在夸克图像里原因很清楚：质子和中子的区别仅仅是把一个上夸克换成一个下夸克，而上夸克和下夸克的质量几乎相同、强相互作用也完全一致。同位旋对称性其实就是在说：就强相互作用而言，上夸克和下夸克几乎可以互换。

同位旋在历史上至关重要：它让物理学家把日益庞大的强相互作用'粒子动物园'整理成一个个齐整的家族——比如三个 π 介子就组成一个同位旋三重态——并在粒子被发现之前就预言它们的存在和性质。它只是一个近似对称性，被上夸克与下夸克之间微小的质量差以及电磁力（质子带电，中子不带）所破坏。后来，通过引入奇夸克，它被扩充为八重法背后那个更大的 SU(3) 味对称性。