Baryon
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 14. juni 2022; verifikation kræver 1 redigering .Baryoner (fra græsk βαρύς - tunge) - en familie af elementarpartikler : stærkt interagerende [1] fermioner [2] , bestående af tre kvarker [3] . I 2015 blev eksistensen af lignende partikler af 5 kvarker, kaldet pentaquarks , også bevist .
De vigtigste baryoner omfatter (i takt med at massen stiger): proton , neutron , lambda baryon , sigma hyperon , xi hyperon , omega hyperon . Massen af et omega-hyperon (3278 elektronmasser ) er næsten 1,8 gange massen af en proton.
Baryoner udgør sammen med mesoner (sidstnævnte består af et lige antal kvarker og er bosoner (?)) en gruppe af elementarpartikler involveret i stærk vekselvirkning og kaldes hadroner .
Navnet "baryon", introduceret i 1955 af Abraham Pais [4] , kommer fra det græske ord for "tung" (βαρύς, barus ), fordi de mest kendte elementarpartikler på det tidspunkt havde mindre masser end baryoner.
Hver baryon har en tilsvarende antipartikel (antibaryon), hvor deres respektive antikvarker erstatter kvarkerne. For eksempel består en proton af to op-kvarker og en ned-kvark; og dens tilsvarende antipartikel, antiprotonen, består af to op-antikvarker og en ned-antikvark.
Klassifikation af baryoner
De mest stabile baryoner er protonen (den letteste af baryonerne) og neutronen (tilsammen udgør de en gruppe af nukleoner ). Den første af dem er, så vidt den er kendt i dag, stabil, den anden er stabil i (stabile) atomkerner og gennemgår i fri tilstand beta-henfald med en levetid tæt på 1000 s. Tyngre baryoner henfalder på 10 −23 til 10 −10 s.
Nukleoner har en kvarksammensætning uud (proton) og udd (neutron). Deres spin er 1/2, mærkeligheden er nul. Massen er tæt på 940 MeV. Sammen med deres kortvarige exciterede tilstande hører nukleoner til gruppen af N-baryoner .
Baryoner, der indeholder mindst én mærkelig kvark (men ikke indeholder tungere kvarker) kaldes hyperoner .
I familien af baryoner er der udover nukleoner grupper af Δ-, Λ-, Σ-, Ξ- og Ω-baryoner.
- Δ-baryoner (Δ ++ , Δ + , Δ 0 , Δ − ), består ligesom nukleoner af u- og d-kvarker , men i modsætning til nukleoner er deres spin 3/2. De henfalder hovedsageligt til nukleon og pion . Levetiden for Δ-baryoner er tæt på 10 -23 s.
- Λ-baryoner (Λ 0 ) er neutrale (men ikke rigtig neutrale) partikler med spin 1/2 og mærkværdighed −1 (det vil sige, de kan kaldes Λ-hyperoner), bestående af u-, d- og s-kvark . I dem er u- og d-kvarkerne i isospin singlet - tilstand ( I = 0). Masse 1117 MeV . Henfald overvejende til en proton og en negativ pion eller til en neutron og en neutral pion med en levetid på 2,6⋅10 −10 s. Der er også opdaget tunge Λ-baryoner (Λ + c og Λ 0 b ), hvor den mærkelige kvark er erstattet af en charmeret ( c-kvark ) eller smuk ( b-kvark ).
- Σ-baryoner (Σ + , Σ 0 , Σ − ) har spin 1/2, mærkværdighed −1. Ligesom Λ-baryonen består de af u-, d- og s-kvarker , men er triplet i isospin ( I =1). Den neutrale Σ 0 -baryon har samme kvarksammensætning som Λ 0 -baryonen (uds), men er tungere, i forbindelse hermed henfalder den meget hurtigt til Λ 0 med emission af en foton (levetiden er kun 6⋅10 −20 s, da henfald opstår på grund af elektromagnetisk interaktion). Σ + (uus) og Σ − (dds) henfalder på omkring 10 −10 s til en pion og en nukleon. Det skal bemærkes, at Σ + og Σ - ikke er en partikel og en antipartikel - de er uafhængige partikler, hver af dem (som i øvrigt Σ 0 ) har sin egen antipartikel. Masserne af Σ-hyperoner er omkring 1200 MeV. Tunge Σ-baryoner, der ikke er hyperoner (det vil sige, der indeholder en tungere kvark i stedet for en s-kvark) er også blevet opdaget.
- Ξ-baryoner (Ξ 0 og Ξ − ) har spin 1/2, mærkværdighed −2. De indeholder to mærkelige kvarker; kvarksammensætning uss (Ξ 0 ) og dss (Ξ − ). Deres masse er tæt på 1,3 GeV. De henfalder (med en levetid på ca. 10 −10 s) til en pion og en Λ 0 -hyperon. Der er tunge Ξ-baryoner, der ikke er hyperoner (en af de mærkelige kvarker er erstattet af en c- eller b-kvark).
- Ω-baryoner (der er kun én type af disse partikler, Ω − -hyperon) har spin 3/2 og mærkværdighed −3, og består af 3 mærkelige kvarker (sss). Partikelmassen er 1.672 GeV. De dominerende henfaldstilstande er i Λ 0 -hyperon og en negativ kaon eller i Ξ 0 og en negativ pion (levetiden er ca. 10 -10 s). Nogle tunge Ω-baryoner er blevet opdaget, kendetegnet ved udskiftningen af en af s-kvarkerne med en tung kvark.
Der er også en bred vifte af kortvarige ophidsede tilstande af disse baryoner.
De fleste lette baryoner i grundtilstanden henfalder på grund af den svage interaktion, så deres levetid er relativt lang (undtagelsen er, som nævnt ovenfor, Σ 0 -hyperonet).
Lette baryoner (hyperoner, Δ-baryoner og nukleoner), afhængigt af spin, er en del af en af to multipletter : en decuplet med spin 3/2 (Δ-baryoner, Ω-hyperoner og exciterede tilstande af Σ- og Ξ-hyperoner ) og en oktet med spin 1/2 (nukleoner, Σ-, Λ- og Ξ-hyperoner).
Isospin og lad
Begrebet isospin blev først foreslået af Werner Heisenberg i 1932 for at forklare lighederne mellem protoner og neutroner i den stærke interaktion [5] . Selvom de havde forskellige elektriske ladninger, var deres masser så ens, at fysikere troede, at de var den samme partikel. De forskellige elektriske ladninger blev forklaret som et resultat af en ukendt excitation svarende til spin. Denne ukendte excitation blev senere navngivet isospin i 1937 af Eugene Wigner [6] .
Dette koncept blev fulgt indtil Murray Gell-Mann foreslog kvarkmodellen (som oprindeligt kun indeholdt u-, d- og s-kvarker) i 1964 [7] . Succesen med isospin-modellen forstås nu at være resultatet af de samme masser af u- og d-kvarkerne. Da u- og d-kvarkerne har samme masser, har partikler med samme antal også de samme masser.
Baryon sag
Baryonstof - stof bestående af baryoner (neutroner, protoner) og elektroner . Det vil sige den sædvanlige form for stof, substans . Ifølge moderne koncepter er 7 % af dens masse indeholdt i stjerner, 7 % kold og varm gas inde i galakser, 4 % gas i galaktiske hobe, 28 % kold intergalaktisk gas, 15 % varm intergalaktisk gas, 40 % forkælet gas med en fibrøs gas. struktur [8] [9] . Der er også baryonisk antistof eller antistof .
Baryon nummer
Baryoner adlyder den empirisk etablerede lov om bevarelse af baryontal: I et lukket system bevares en værdi svarende til forskellen mellem antallet af baryoner og antallet af antibaryoner. Denne mængde kaldes baryonnummeret . Årsagerne til bevarelsen af baryontallet er stadig ukendte (under alle omstændigheder er ethvert målefelt ikke forbundet med det , som med en elektrisk ladning), men i mange versioner af moderne (endnu ikke bekræftede) teorier, der udvider standarden Model, denne lov kan blive overtrådt. Hvis baryontallet ikke bevares, så kan protonen (den letteste af baryonerne) henfalde; dog er nedbrydningen af protonen endnu ikke blevet opdaget - kun den nedre grænse for protonens levetid er fastlagt (fra 10 29 til 10 33 år, afhængig af henfaldskanalen). Andre processer, der ikke bevarer baryontallet, forudsiges også, såsom neutron-antineutron- oscillationer .
Se også
Noter
- ↑ Baryon // Scientific and Technical Encyclopedic Dictionary . — Videnskabelig og teknisk encyklopædisk ordbog
- ↑ Baryons - Astronet
- ↑ Klassificering af hadroner . Elements.ru . Hentet 2. juni 2014. Arkiveret fra originalen 3. marts 2014.
- ↑ Nakano, Tadao; Nishijima, KazuhikoLadningsuafhængighed for V -partikler // Progress of Theoretical Physics. - 1953. - November ( bind 10 , nr. 5 ). - s. 581-582 . - doi : 10.1143/PTP.10.581 .
- ↑ W. Heisenberg (1932)
- ↑ E. Wigner. Om konsekvenserne af symmetrien af den nukleare Hamiltonian på spektroskopi af kerner // Fysisk gennemgang : tidsskrift . - 1937. - Bd. 51 , nr. 2 . - S. 106-119 . - doi : 10.1103/PhysRev.51.106 . - .
- ↑ M. Gell-Mann. Et skema af baryoner og mesoner // Fysikbogstaver . - 1964. - Bd. 8 , nr. 3 . - S. 214-215 . - doi : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 . - .
- ↑ arXiv.org Anna de Graaff, Yan-Chuan Cai, Catherine Heymans, John A. Peacock Manglende baryoner i det kosmiske web afsløret af Sunyaev-Zel'dovich-effekten Arkiveret 1. januar 2019 på Wayback Machine
- ↑ Taotao Fang Manglende stof fundet i det kosmiske web Arkiveret 1. april 2019 på Wayback Machine // Nature ,
Litteratur
- Jean Letessier, Johann Rafelski, T. Ericson, PY Landshoff. Hadroner og Quark-Gluon Plasma. - Cambridge University Press , 2002. - 415 s. — ISBN 9780511037276 .
 Ordbøger og encyklopædier | |
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |
|
| Partikler i fysik | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| fundamentale partikler |
| ||||||||||||
| Sammensatte partikler |
| ||||||||||||