Baryon
En baryon er i partikelfysik en kategori af sammensatte (dvs. ikke- elementære ) partikler, der består af tre kvarker , hvoraf de bedst kendte repræsentanter er protonen og neutronen .
Udtrykket "baryon" kommer fra de græske barys, hvilket betyder "tung"; det henviser til det faktum, at baryoner generelt er tungere end andre typer partikler.
Egenskaber
Baryoner hører til den Hadron familien , er de sammensat af tre kvarker . Deres halvtals- spin klassificerer dem i fermion- kategorien .
Som hadroner er baryoner følsomme over for stærk interaktion .
Som fermioner er de underlagt Pauli-udelukkelsesprincippet og beskrevet af Fermi-Dirac-statistikker .
Baryoner har hver deres antipartikler , antibaryoner , der består af tre antikvarker.
Familier
Af de seks smag af kvarker, der findes, er det kun de lettere fem ( u , d , s , c og b ), der kan være en del af en baryon, hvor den sidste kvark ( t ) ifølge standardmodellen også har en levetid kort at hadronize.
De mest almindelige baryoner er nukleoner , det vil sige protoner og neutroner . Bortset fra disse er forskellige familier af baryoner (Δ, Λ, Σ, Ξ, Ω) blevet observeret. Disse familier adskiller sig ved smag af kvarker, der udgør dem, mere præcist:
- antallet af kvark 1 st generation ( u og d ), og derfor antallet af kvark øvre generation ( s , c og b ) det samlede antal af kvark altid værd tre;
- den isospin I.
Var, i faldende rækkefølge efter antal kvark 1 st generation, og i tilfælde af lighed, ved stigende isospin:
- De nukleonerne , isospin I = 1/2, er sammensat af tre kvark 1 st generation, mindst kvark u og kvark d . Protonen antages at være stabil (dens levetid er større end 10 33 sekunder). Neutronen har en levetid på 886 s.
- De baryoner Delta (Δ ++ , Δ + , Δ 0 , Δ - ), isospin I = 3/2, er også sammensat af tre kvark 1 st generation og forfald i en brik og en proton eller en neutron.
- De baryoner Lambda (Å 0 , Λ + c , Λ 0 b ) isospin I = 0, er sammensat af en kvark u , en kvark d og en større generation af kvark. Opdagelsen af Λ 0 var den første eksperimentelle observation af s kvarken .
- De baryoner Sigma (Σ + , o 0 , o - , Σ ++ c , Σ + c , Σ 0 c , Σ + b , Σ 0 b , Σ - b ) er isospin I = 1, sammensat af to kvark 1 st generation og en større generation af kvark.
- De baryoner Xi (Ξ 0 , Ξ - , Ξ + c , Ξ 0 c , ...), isospin I = 1/2, er sammensat af en kvark 1 st generation og to øvre generation kvark. Ξ 0 , sammensat af en u- kvark og to s- kvarker , henfalder til en Λ 0 og et neutralt pion, som selv hurtigt henfalder til en elektron og en positron ; disse to partikler udslettes straks ved at producere gammastråler .
- De baryoner Omega (w - , Ω 0 c , Ω - B , ...), isospin I = 0, er sammensat af tre øverste generation kvark. Baryonen Ω - består af tre s kvarker , dens opdagelse var en succes i undersøgelsen af kvarker, dens masse og dets henfaldsprodukter var blevet bestemt korrekt før denne.
Baryoner sammensat af mindst en s kvark kaldes hyperoner .
De eksotiske baryoner er partikler sammensat af tre kvarker og yderligere partikler (som også kan være af kvarker). De pentakvark , som ville være blevet observeret af nogle af de seneste eksperimenter i partikelfysik, er inkluderet. Disse pentaquarks består af 4 kvarker og en antikvark. For eksempel ville Θ (1540) + bestå af to u- kvarker , to d- kvarker og et antikvark . Eksistensen af pentaquarks er stadig kontroversiel.
Et eksperiment (April 2005) fra Jefferson-laboratoriet, som skulle fremhæve pentaquarks, gav ikke noget og synes derfor at sætte spørgsmålstegn ved deres eksistens [1] .
Baryonisk stof
Udtrykket "baryonisk stof" betegner stof, der hovedsageligt består af baryoner (i procent af den samlede masse). Dette inkluderer atomer og derfor stort set alt almindeligt stof.
Omvendt er ikke-baryonisk stof den nøjagtige modsætning, det vil sige stof, der ikke er sammensat af baryoner. I absolutte termer vedrører dette neutrinoer , fotoner og elektroner , men udtrykket er generelt forbeholdt "eksotisk" - og meget spekulativt - stof som ikke-baryonisk mørkt stof, supersymmetriske partikler og aksioner og bestanddele. Sondringen mellem baryonisk og ikke-baryonisk stof er vigtig i kosmologi, fordi ikke-baryonisk mørkt stof vil opføre sig væsentligt forskelligt fra baryonisk stof. Især ville det ikke interagere med elektromagnetisk stråling og ville derfor være, som navnet “sort” indikerer, vanskeligt at opdage eksperimentelt.
Selve eksistensen af baryoner er et klassisk problem i kosmologien. Det antages generelt, at Big Bang oprindeligt producerede lige store mængder baryoner og antibaryoner . Processen, der fik baryoner til at overstige deres antipartikler kaldes baryogenese .
Notering
Denne tabel viser egenskaberne ved nogle baryoner. Det er ikke udtømmende.
| Familie | Symbol | Quarks | Hvilemasse ( MeV . C -2 ) |
Spin |
Fyldstof ( e ) |
Mærkelighed | Charme |
Levetid ( er ) |
Opløsning |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Proton | s | uud | 938,3 | 1/2 | +1 | 0 | 0 | Stabil | n + e + + (radioaktive kerner) |
| Neutron | ikke | udd | 939,6 | 1/2 | 0 | 0 | 0 | 880,3 | p + e - + |
| Delta | Δ ++ | uuu | 1 232 | 3/2 | +2 | 0 | 0 | 0,6 × 10-23 | π + + p |
| Delta | A + | uud | 1 232 | 3/2 | +1 | 0 | 0 | 0,6 × 10-23 | π + + n π 0 + p |
| Delta | Δ 0 | udd | 1 232 | 3/2 | 0 | 0 | 0 | 0,6 × 10-23 | π 0 + n π - + p |
| Delta | Δ - | ddd | 1 232 | 3/2 | -1 | 0 | 0 | 0,6 × 10-23 | π - + n |
| Lambda | Λ 0 | uds | 1115,7 | 1/2 | 0 | -1 | 0 | 2,63 × 10 -10 | π - + p π 0 + n |
| Lambda | Λ + c | udc | 2284,9 | 1/2 | +1 | 0 | +1 | 2,0 × 10 -13 | |
| Lambda | Λ 0 b | udb | 5624 | 1/2 | 0 | 0 | 0 | 1,2 x 10 -12 | |
| Sigma | Σ + | uus | 1.189,4 | 1/2 | +1 | -1 | 0 | 0,8 × 10 -10 | π 0 + p π + + n |
| Sigma | Σ 0 | uds | 1 192,6 | 1/2 | 0 | -1 | 0 | 7,4 × 10 -20 | Λ 0 + γ |
| Sigma | Σ - | dds | 1.197,4 | 1/2 | -1 | -1 | 0 | 1,5 × 10 -10 | π - + n |
| Xi | Ξ 0 | os | 1314,8 | 1/2 | 0 | -2 | 0 | 2,9 × 10 -10 | Λ 0 + π 0 |
| Xi | Ξ - | dss | 1321.3 | 1/2 | -1 | -2 | 0 | 1,6 × 10 -10 | Λ 0 + π - |
| Xi | Ξ 0 c | dsc | 2471.8 | 3/2 | 0 | -1 | +1 | 1,1 × 10 -13 | |
| Xi | Ξ + c | usc | 2466,3 | 3/2 | +1 | -1 | +1 | 4,4 × 10 -13 | |
| Omega | Ω - | sss | 1672.4 | 3/2 | -1 | -3 | 0 | 0,82 × 10 -10 | Λ 0 + K- Ξ 0 + π - |
| Omega | Ω 0 c | ssc | 2,697,5 | 1/2 | 0 | -2 | +1 | 6,9 × 10-14 |
Noter og referencer
- For gratis neutroner ; i almindelige atomkerner er neutronen stabil.
- Der er også en form for baryonisk mørkt stof, der består af almindeligt stof, men som interagerer lidt eller ikke med lys. Vi kan for eksempel citere MACHO'er og brune dværge .
- For gratis neutroner ; i almindelige atomkerner er neutronen stabil.
Se også
Bibliografi
At færdiggøre