Barion
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 14 iunie 2022; verificarea necesită 1 editare .Barionii (din greacă βαρύς - grele) - o familie de particule elementare : fermioni [ 1] care interacționează puternic [2] , constând din trei quarci [3] . În 2015, a fost demonstrată și existența unor particule similare de 5 cuarci, numite pentaquarci .
Principalii barioni includ (pe măsură ce masa crește): proton , neutron , barion lambda , hiperon sigma , hiperon xi , hiperon omega . Masa unui omega-hiperon (3278 mase de electroni ) este de aproape 1,8 ori masa unui proton.
Barionii, împreună cu mezonii (aceștia din urmă sunt formați dintr-un număr par de quarci și sunt bosoni (?)) alcătuiesc un grup de particule elementare implicate în interacțiuni puternice și numite hadroni .
Denumirea de „barion”, introdusă în 1955 de Abraham Pais [4] , provine din cuvântul grecesc pentru „greu” (βαρύς, barus ), deoarece la acea vreme cele mai cunoscute particule elementare aveau mase mai mici decât barionii.
Fiecare barion are o antiparticulă corespunzătoare (antibarion) în care antiquarcii respectivi îi înlocuiesc pe quarci. De exemplu, un proton este format din doi cuarci up și un cuarc down; iar antiparticula sa corespunzătoare, antiprotonul, constă din doi antiquarci în sus și unul în jos.
Clasificarea barionilor
Cei mai stabili barioni sunt protonul (cel mai ușor dintre barioni) și neutronul (împreună formează un grup de nucleoni ). Primul dintre ele, din câte se cunoaște astăzi, este stabil, al doilea este stabil în nuclee atomice (stabile), iar în stare liberă suferă dezintegrare beta cu o durată de viață apropiată de 1000 s. Barionii mai grei se descompun în 10 -23 până la 10 -10 s.
Nucleonii au o compoziție de cuarci uud (proton) și udd (neutron). Rotirea lor este 1/2, ciudățenia este zero. Masa este aproape de 940 MeV. Împreună cu stările lor excitate de scurtă durată, nucleonii aparțin grupului de N-barioni .
Barionii care conțin cel puțin un quarc ciudat (dar care nu conțin quarci mai grei) se numesc hiperoni .
În familia barionilor, pe lângă nucleoni, există grupuri de Δ-, Λ-, Σ-, Ξ- și Ω-barioni.
- Δ-barionii (Δ ++ , Δ + , Δ 0 , Δ − ), ca și nucleonii, constau din u- și d-quarks , dar, spre deosebire de nucleoni, spinul lor este 3/2. Ele se descompun în principal în nucleon și pion . Durata de viață a Δ-barionilor este aproape de 10 -23 s.
- Λ-barionii (Λ 0 ) sunt particule neutre (dar nu cu adevărat neutre) cu spin 1/2 și stranietate −1 (adică pot fi numiți Λ-hiperoni), constând din u-, d- și s-quark . În ele, cuarcurile u și d sunt în starea singlet isospin ( I = 0). Masa 1117 MeV . Dezintegrare predominant într-un proton și un pion negativ sau într-un neutron și un pion neutru cu o durată de viață de 2,6⋅10 -10 s. Au fost descoperiți și Λ-barioni grei (Λ + c și Λ 0 b ), în care quarcul ciudat este înlocuit cu un fermecat ( c-quark ) sau frumos ( b-quark ).
- Σ-barionii (Σ + , Σ 0 , Σ − ) au spin 1/2, ciudățenie −1. La fel ca Λ-barionul, ele constau din u-, d- și s-quarks , dar sunt tripleți în isospin ( I =1). Barionul Σ 0 neutru are aceeași compoziție de quarc ca și barionul Λ 0 (uds), dar este mai greu, în legătură cu acesta se descompune foarte repede în Λ 0 cu emisia unui foton (durata de viață este de numai 6⋅10 −20 s, deoarece dezintegrarea are loc datorită interacțiunii electromagnetice). Σ + (uus) și Σ − (dds) se descompun în aproximativ 10 -10 s într-un pion și un nucleon. Trebuie remarcat că Σ + și Σ - nu sunt o particulă și o antiparticulă - sunt particule independente, fiecare dintre ele (deoarece, apropo, Σ 0 ) are propria antiparticulă. Masele Σ-hiperonilor sunt de aproximativ 1200 MeV. Au fost descoperiți și Σ-barioni grei care nu sunt hiperoni (adică care conțin un quarc mai greu în loc de un s-quark).
- Ξ-barionii (Ξ 0 și Ξ − ) au spin 1/2, ciudățenie −2. Conțin doi quarci ciudați; compoziția cuarcilor uss (Ξ 0 ) și dss (Ξ − ). Masa lor este aproape de 1,3 GeV. Ele se descompun (cu o durată de viață de aproximativ 10 -10 s) într-un pion și un Λ 0 -hiperon. Există Ξ-barioni grei care nu sunt hiperoni (unul dintre quarkurile ciudate este înlocuit cu un c- sau b-quark).
- Ω-barionii (există un singur tip de aceste particule, Ω - -hyperon) au spin 3/2 și stranietate -3 și constau din 3 quarci ciudați (sss). Masa particulelor este de 1,672 GeV. Modurile de dezintegrare predominante sunt în Λ 0 -hiperon și un kaon negativ sau în Ξ 0 și un pion negativ (durata de viață este de aproximativ 10 -10 s). Au fost descoperiți câțiva Ω-barioni grei, care se disting prin înlocuirea unuia dintre cuarcurile s cu un cuarc greu.
Există, de asemenea, o gamă largă de stări excitate de scurtă durată ale acestor barioni.
Majoritatea barionilor ușori din starea fundamentală se degradează din cauza interacțiunii slabe, astfel încât durata lor de viață este relativ lungă (excepția este, după cum sa menționat mai sus, hiperonul Σ 0 ).
Barionii ușori (hiperoni, Δ-barioni și nucleoni), în funcție de spin, fac parte dintr-unul dintre cei doi multipleți : un decuplet cu spin 3/2 (Δ-barioni, Ω-hiperoni și stările excitate ale Σ- și Ξ-hiperonii ) și un octet cu spin 1/2 (nucleoni, Σ-, Λ- și Ξ-hiperoni).
Isospin și încărcare
Conceptul de isospin a fost propus pentru prima dată de Werner Heisenberg în 1932 pentru a explica asemănările dintre protoni și neutroni în interacțiunea puternică [5] . Deși aveau sarcini electrice diferite, masele lor erau atât de asemănătoare încât fizicienii credeau că sunt aceeași particulă. Diferitele sarcini electrice au fost explicate ca rezultat al unei excitații necunoscute similare spinului. Această excitație necunoscută a fost numită mai târziu isospin în 1937 de către Eugene Wigner [6] .
Acest concept a fost urmat până când Murray Gell-Mann a propus modelul cuarcilor (conținând inițial doar cuarcii u, d și s) în 1964 [7] . Succesul modelului isospin este acum înțeles ca fiind rezultatul acelorași mase ale quarcilor u și d. Deoarece cuarcii u și d au aceeași mase, particulele de același număr au și ele aceleași mase.
Materia barionică
Materia barionică - materie formată din barioni (neutroni, protoni) și electroni . Adică forma obișnuită a materiei, substanță . Conform conceptelor moderne, 7% din masa sa este conținută în stele, 7% gaz rece și fierbinte în interiorul galaxiilor, 4% gaz în clustere galactice, 28% gaz intergalactic rece, 15% gaz intergalactic cald, 40% gaz rarefiat cu un fibros. structura [8 ] [9] . Există, de asemenea , antimaterie barionică sau antimaterie .
Numărul barionic
Barionii respectă legea de conservare a numărului barionilor stabilită empiric: într-un sistem închis, se păstrează o valoare egală cu diferența dintre numărul de barioni și numărul de antibarioni. Această cantitate se numește număr barion . Motivele pentru conservarea numărului barion sunt încă necunoscute (în orice caz, niciun câmp de măsurare nu este asociat cu acesta , ca și cu o sarcină electrică), cu toate acestea, în multe versiuni ale teoriilor moderne (neconfirmate încă) care extind Standardul. Model, această lege poate fi încălcată. Dacă numărul barionului nu este conservat, atunci protonul (cel mai ușor dintre barioni) se poate descompune; cu toate acestea , dezintegrarea protonului nu a fost încă detectată - a fost stabilită doar limita inferioară a duratei de viață a protonului (de la 10 29 la 10 33 de ani, în funcție de canalul de dezintegrare). Sunt prezise și alte procese care nu conservă numărul barionului, cum ar fi oscilațiile neutron-antineutroni .
Vezi și
Note
- ↑ Baryon // Dicționar enciclopedic științific și tehnic . — Dicționar enciclopedic științific și tehnic
- ↑ Baryons - Astronet
- ↑ Clasificarea hadronilor . Elements.ru . Preluat la 2 iunie 2014. Arhivat din original la 3 martie 2014.
- ↑ Nakano, Tadao; Nishijima, KazuhikoIndependența sarcinii pentruparticule V // Progresul fizicii teoretice. - 1953. - Noiembrie ( vol. 10 , nr. 5 ). - P. 581-582 . - doi : 10.1143/PTP.10.581 .
- ↑ W. Heisenberg (1932)
- ↑ E. Wigner. On the Consequences of the Symmetry of the Nuclear Hamiltonian on the Spectroscopy of Nuclei // Revista fizică : jurnal . - 1937. - Vol. 51 , nr. 2 . - P. 106-119 . - doi : 10.1103/PhysRev.51.106 . - Cod biblic .
- ↑ M. Gell-Mann. O schemă a barionilor și mezonilor // Litere de fizică. - 1964. - Vol. 8 , nr. 3 . - P. 214-215 . - doi : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 . - .
- ↑ arXiv.org Anna de Graaff, Yan-Chuan Cai, Catherine Heymans, John A. Peacock Barionii lipsă în rețeaua cosmică dezvăluite de efectul Sunyaev-Zel'dovich Arhivat la 1 ianuarie 2019 la Wayback Machine
- ↑ Taotao Fang Materie lipsă găsită în rețeaua cosmică Arhivată 1 aprilie 2019 la Wayback Machine // Nature ,
Literatură
- Jean Letessier, Johann Rafelski, T. Ericson, PY Landshoff. Hadroni și plasma cuarc-gluon. - Cambridge University Press , 2002. - 415 p. — ISBN 9780511037276 .
 Dicționare și enciclopedii | |
|---|---|
| În cataloagele bibliografice |
|
| Particule în fizică | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
particule fundamentale |
| ||||||||||||
Particule compozite |
| ||||||||||||