Număr barion

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 26 mai 2021; verificările necesită 2 modificări .

Numărul barion (sarcină barionică) este un număr cuantic aditiv conservat în fizica particulelor elementare care determină numărul de barioni dintr-un sistem. Este definit ca:

Unde

 este numărul de quarci și  este numărul de antiquarci .

Împărțirea cu trei este prezentă deoarece, conform legilor interacțiunii puternice, încărcătura totală de culoare a particulei trebuie să fie zero ("albă"), vezi izolarea . Acest lucru se poate realiza prin combinarea unui quarc de aceeași culoare cu un antiquarc de anticolor corespunzătoare, creând un mezon cu un număr barion de 0 sau prin combinarea a trei quark de trei culori diferite într-un barion cu un număr barion +1, sau prin combinarea a trei antiquarci (cu trei anticolori diferite) într-un antibarion cu un număr barion − unu. O altă posibilitate este un pentaquarc exotic , format din 4 quarci și 1 antiquarc.

Deci, suma algebrică a tuturor quarcilor dintr-un sistem (sau diferența dintre numărul de quarci și numărul de antiquarci) este întotdeauna un multiplu de 3. Din punct de vedere istoric, numărul barionului a fost determinat cu mult înainte ca modelul de quarci de astăzi să fie stabilit . Acum este mai corect să vorbim despre conservarea numărului de cuarci .

Particulele care nu conțin quarci sau antiquarci au un număr barion de 0. Acestea sunt particule precum leptonii , fotonii , bosonii W și Z. După cum sa menționat mai sus, numărul barion zero caracterizează toți mezonii [1] .

Numărul barionic este conservat în toate cele trei interacțiuni ale modelului standard . În cadrul Modelului Standard, există o posibilitate formală de neconservare a numărului barion atunci când se iau în considerare așa-numitele anomalii chirale. Dar astfel de procese nu au fost niciodată observate.

Conservarea numărului barionic este astăzi o lege pur fenomenologică. Îndeplinirea lui, observată în toate procesele fizice cunoscute, nu rezultă din alte legi sau simetrii fundamentale (spre deosebire, de exemplu, de legea conservării sarcinii electrice ). Astfel, motivul conservării numărului barionului este încă necunoscut.

Anterior, numărul barionului era adesea numit încărcătură barionică. Termenul „număr barion” este mai corect, deoarece nu s-au găsit câmpuri gauge care provin dintr-o sarcină barionică (cum ar fi un câmp electromagnetic care provine dintr-o sarcină electrică).

Teoretic, în natură pot exista interacțiuni care modifică numărul barionului cu unu ( Δ B = ±1 ) sau cu doi ( Δ B = ±2 ). În primul caz, dezintegrarea protonilor devine posibilă , în al doilea, oscilații neutron-antineutron (transformarea spontană a unui neutron într-un antineutron și invers). Aceste procese nu au fost încă observate experimental, în ciuda căutărilor intense. Un exemplu de teorii care nu conservă numărul barionului (și leptonului ) sunt teoriile Marii Unificări . În multe variante ale Marii Unificări, numerele de barion și leptoni nu sunt păstrate separat, dar diferența lor B - L este păstrată . Încălcarea acestor legi devine vizibilă la energiile de reacție pe scara de energie Grand Unified ( > 10 15 GeV ). La energii joase, aceste procese sunt puternic (deși nu absolut) suprimate de masa extrem de mare a bosonilor gauge, care realizează interacțiuni care nu conservă numărul barionului. Astfel, în Grandele Teorii Unificate, conservarea sarcinii barionului este doar o regulă eficientă care se menține bine la energii scăzute.

Neconservarea numărului barionilor este una dintre condițiile necesare (vezi condițiile Saharov ) pentru ca asimetria dintre barioni și antibarioni observată în Universul nostru să aibă loc . Materia Universului conține în principal barioni, amestecul de antibarioni este extrem de mic. Aceasta înseamnă că în unele dintre etapele incipiente ale evoluției cosmologice, a avut loc un proces de bariogeneză cu neconservarea numărului barionic.

Vezi și

Note

  1. ↑ PLASMA QUARK-GLUON . Consultat la 13 iulie 2014. Arhivat din original la 17 decembrie 2015.