Фэндом


Барио́ны (от греч. βαρύς — тяжёлый) — семейство элементарных частиц, сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трёх кварков (предполагается, но не доказано существование барионов из 5 и большего числа кварков, см. Пентакварк) или трех антикварков (Антибарионы). Барионы вместе с мезонами (последние состоят из двух кварков) составляют группу элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии и называемых адронами.

К основным барионам относятся (по мере возрастания массы): протон, нейтрон, ламбда-гиперон, сигма-гиперон, кси-гиперон, омега-гиперон. Масса омега-гиперона (3278 масс электрона), почти в 1,8 раз больше массы протона.


Классификация барионов Править

Наиболее стабильными барионами являются протон и нейтрон (вместе они составляют группу нуклонов). Первый из них, насколько это сегодня известно, абсолютно 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.

Нуклоны имеют кварковый состав uud (протон) и udd (нейтрон). Их спин равен 1/2, странность нулевая. Масса близка к 940 МэВ. Вместе со своими короткоживущими возбуждёнными состояниями нуклоны относятся к группе N-барионов.

Барионы, содержащие как минимум один странный кварк (но не содержащие более тяжелых кварков), называются гиперонами.

В семействе барионов, кроме нуклонов, выделяют группы Δ-, Λ-, Σ-, Ξ- и Ω-барионов.

  • Δ-барионы++, Δ+, Δ0, Δ), как и нуклоны, состоят из u- и d-кварков, но, в отличие от нуклонов, их спин равен 3/2. Распадаются они главным образом на нуклон и пион. Время жизни Δ-барионов близко к 10−23 с.
  • Λ-барионы0) — нейтральные (но не истинно нейтральные) частицы со спином 1/2 и странностью −1 (то есть их можно называть Λ-гиперонами), состоящие из u-, d- и s-кварка. В них u- и d-кварки находятся в синглетном по изоспину состоянии (I=0). Масса 1117 МэВ. Распадаются преимущественно на протон и отрицательный пион или на нейтрон и нейтральный пион с временем жизни 2,6×10−10 с. Открыты также тяжёлые Λ-барионы (Λ+c и Λ0b), в которых странный кварк заменён очарованным (c-кварком) или красивым (b-кварком).
  • Σ-барионы+, Σ0, Σ) имеют спин 1/2, 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. Следует отметить, что Σ+ и Σ не являются частицей и античастицей — это самостоятельные частицы, каждая из них (как, кстати, и Σ0) имеет свою античастицу. Массы Σ-гиперонов составляют около 1200 МэВ. Обнаружены также тяжёлые Σ-барионы, не являющиеся гиперонами (то есть содержащие вместо s-кварка более тяжёлый кварк).
  • Ξ-барионы0 и Ξ) имеют спин 1/2, странность −2. Они содержат по два странных кварка; кварковый состав uss (Ξ0) и dss (Ξ). Их масса близка к 1,3 ГэВ. Распадаются (с временем жизни около 10−10 с) на пион и Λ0-гиперон. Существуют тяжёлые Ξ-барионы, не являющиеся гиперонами (один из странных кварков заменен c- или b-кварком).
  • 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. Преимущественные моды распада — на Λ0-гиперон и отрицательный каон или на Ξ0 и отрицательный пион (время жизни около 10−10 с). Открыты некоторые тяжёлые Ω-барионы, отличающиеся заменой одного из s-кварков на тяжёлый кварк.
Decupleto bariônico.png

Декуплет барионов со спином 3/2

Octeto bariônico.png

Октет барионов со спином 1/2

Существует также широкий спектр короткоживущих возбуждённых состояний этих барионов.

Большинство лёгких барионов в основном состоянии распадаются за счёт слабого взаимодействия, поэтому их время жизни относительно велико (исключение составляет, как было отмечено выше, Σ0-гиперон).

Лёгкие барионы (гипероны, Δ-барионы и нуклоны) в зависимости от спина входят в состав одного из двух мультиплетов: декуплета со спином 3/2 (Δ-барионы, Ω-гипероны и возбуждённые состояния Σ- и Ξ-гиперонов) и октета со спином 1/2 (нуклоны, Σ-, Λ- и Ξ-гипероны).

Барионное число Править

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). Предсказываются и другие процессы, не сохраняющие барионное число, например, нейтрон-антинейтронные осцилляции.

Список барионов Править

Нужно заметить, что все барионы имеют барионное число +1. Античастицы барионов (не указаны) состоят из антикварков к тем кваркам, из которых состоят барионы, а их барионное число, странность, очарование и прелесть (квантовые числа) имеют обратный знак по отношению к этим параметрам барионов.
Барионы
Частица Символ Кварковый
состав
Масса,
МэВ/c2
Спин S C B Время жизни,
c
Продукты распада Изоспин Проекция изоспина
Протон p uud 938,3 1/2 0 0 0 Стабилен[1] Не наблюдались 1/2 +1/2
Нейтрон n ddu 939,6 1/2 0 0 0 885,7±0,8[2] p + e + \overline{\nu}_e 1/2 −1/2
Дельта Δ++ uuu 1232 3/2 0 0 0 6×10−24 π+ + p 3/2 +3/2
Дельта Δ+ uud 1232 3/2 0 0 0 6×10−24 π+ + n
или π0 + p
3/2 +1/2
Дельта Δ0 udd 1232 3/2 0 0 0 6×10−24 π0 + n
или π + p
3/2 −1/2
Дельта Δ ddd 1232 3/2 0 0 0 6×10−24 π + n 3/2 −3/2
Лямбда Λ0 uds 1115,7 1/2 −1 0 0 2.60×10−10 π + p
или π0 + n
0 0
очарованная Лямбда Λ+c udc 2285 1/2 0 +1 0 2,0×10−13 0 0
прелестная Лямбда Λ0b udb 5624 1/2 0 0 −1 1,2×10−12 0 0
Сигма Σ+ uus 1189,4 1/2 −1 0 0 0,8×10−10 π0 + p
или π+ + n
1 +1
Сигма Σ0 uds 1192,5 1/2 −1 0 0 6×10−20 Λ0 + γ 1 0
Сигма Σ dds 1197,4 1/2 −1 0 0 1,5×10−10 π + n 1 −1
прелестная Сигма Σ+b uub 1/2 0 0 −1 Λ0b + π+ 1 +1
прелестная Сигма Σb ddb 1/2 0 0 −1 Λ0b + π 1 −1
Кси Ξ0 uss 1315 1/2 −2 0 0 2,9×10−10 Λ0 + π0 1/2 +1/2
Кси Ξ dss 1321 1/2 −2 0 0 1,6×10−10 Λ0 + π 1/2 −1/2
Омега Ω sss 1672 3/2 −3 0 0 0,82×10−10 Λ0 + K
или Ξ0 + π
0 0
очарованная Омега Ω0c ssc 2698 −2 +1 0 7×10−14 0 +1
очарованная Кси Ξ+c usc 2466 −1 +1 0 4,4×10−13 1/2 +3/2 ?
очарованная Кси Ξ0c dsc 2472 −1 +1 0 1,1×10−13 1/2 +1/2
Каскад-b Ξb dsb 5629,6 - - - - J/Ψ + Ξ- - -


[1]по крайней мере 2,1×1029 лет. См. Распад протона, а также [1].
[2]для свободных нейтронов; нейтроны в связанных системах (ядра, нейтронные звёзды) могут быть стабильны.


Ссылки Править


См. также Править


 Частицы в физикесоставные частицы п·о·р 
Адроны: Барионы (список) | Мезоны (список)

Барионы: Нуклоны(Протон, Нейтрон) | Гипероны | Экзотические барионы | Пентакварки
Мезоны: Пионы | Каоны | Кварконий | Экзотические мезоны
Атомные ядра | Атомы (Периодическая система элементов) | Молекулы


Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Барион. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .


Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на Фэндоме

Случайная вики