Як. Документ%20(7). Барионы Барионы
 Скачать 16.79 Kb.
|
|
Барионы Барио́ны (от греч. Βαρύς — тяжёлый) — семейство элементарных частиц: сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трёх кварков. В 2015 году было также доказано существование аналогичных частиц из 5 кварков, названных пентакварками. К основным барионам относятся (по мере возрастания массы): протон, нейтрон, лямбда-барион, сигма-гиперон, кси-гиперон, омега-гиперон. Масса омега-гиперона (3278 масс электрона) почти в 1,8 раз больше массы протона. Название «барион», введённое в 1955 году Абрахамом Пайсом, происходит от греческого слова «тяжёлый» (βαρύς, барис), потому что в то время наиболее известные элементарные частицы имели меньшие массы, чем барионы. Каждый барион имеет соответствующую античастицу (антибарион), где их соответствующие антикварки заменяют кварки. Например, протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего кварка; и соответствующая ему античастица, антипротон, состоит из двух верхних антикварков и одного нижнего антикварка. Наиболее стабильными барионами являются протон (самый лёгкий из барионов) и нейтрон (вместе они составляют группу нуклонов). Первый из них, насколько это сегодня известно, стабилен, второй испытывает бета-распад с временем жизни, близким к 1000 с. Более тяжёлые барионы распадаются за время от 10−23 до 10−10 с. Барионы, содержащие как минимум один странный кварк (но не содержащие более тяжёлых кварков), называются гиперонами. В семействе барионов, кроме нуклонов, выделяют группы Δ-, Λ-, Σ-, Ξ- и Ω-барионов. Δ-барионы (Δ++, Δ+, Δ0, Δ−), как и нуклоны, состоят из u- и d-кварков, но, отличие от нуклонов, их спин равен 3/2. Время жизни Δ-барионов близко к 10−23 с. Λ-барионы (Λ0) — нейтральные (но не истинно нейтральные) частицы со спином ½ и странностью −1 (то есть их можно называть Λ-гиперонами), состоящие из u-, d- и s-кварка. Масса 1117 МэВ. Σ-барионы (Σ+, Σ0, Σ−) имеют спин ½, странность −1. Как и Λ-барион, состоят из u-, d- и s-кварка, но триплетны по изоспину (I=1). Нейтральный Σ0-барион имеет тот же кварковый состав, что и Λ0-барион (uds), но тяжелее, в связи с этим он очень быстро распадается в Λ0 с вылетом фотона (время жизни составляет лишь 6⋅10−20 с, поскольку распад происходит за счёт электромагнитного взаимодействия). Σ+ (uus) и Σ− (dds) распадаются за примерно 10−10 с на пион и нуклон. Массы Σ-гиперонов составляют около 1200 МэВ. Ξ-барионы (Ξ0 и Ξ−) имеют спин ½, странность −2. Они содержат по два странных кварка; кварковый состав uss (Ξ0) и dss (Ξ−). Их масса близка к 1,3 ГэВ. Ω-барионы (существует лишь один тип этих частиц, Ω—гиперон) имеют спин 3/2 и странность −3, состоят из 3 странных кварков (sss). Масса частицы 1,672 ГэВ. Барионы подчиняются эмпирически установленному закону сохранения барионного числа: в замкнутой системе величина, равная разности количества барионов и количества антибарионов, сохраняется. Эта величина называется барионным числом. Причины сохранения барионного числа пока неизвестны (во всяком случае, с ним не связано какое-либо калибровочное поле, как с электрическим зарядом), однако во многих вариантах современных (пока не подтверждённых) теорий, расширяющих Стандартную Модель, этот закон может нарушаться. Если барионное число не сохраняется, то протон (самый лёгкий из барионов) может распадаться; однако пока распад протона не обнаружен — установлено только нижнее ограничение на время жизни протона (от 1029 до 1033 лет, в зависимости от канала распада). Барио́нная материя — материя, состоящая из барионов (нейтронов, протонов) и электронов. То есть, привычная форма материи, вещество. Согласно современным представлениям, 7 % её массы содержится в звёздах, 7 % холодный и горячий газ внутри галактик, 4 % газ в галактических кластерах, 28 % холодный межгалактический газ, 15 % тёплый межгалактический газ, 40 % в разреженном газе с волокнистой структурой. Существует также барионная антиматерия, или антивещество. |