Барионно число

Барионно число (барионен заряд) е запазеното адитивно квантово число във физиката на частиците, което определя броя на барионите в системата. Определя се като:

B = N q - N q ¯ 3, -N _ >>>,>

N q \> е броят на кварките, а N q ¯ >> е броят на антикварките.

Има разделение на три, тъй като според законите на силното взаимодействие общият цветен заряд на частицата трябва да бъде нула ("бял"), вижте ограничението. Това може да се постигне чрез комбиниране на кварк от същия цвят с антикварк на съответния антицвет, създаване на мезон с барионно число 0 или чрез съединение три кварки от три различни цвята в барион с барионно число +1 или комбинацията от три антикварка (с три различни антицветовете) в антибарион с барионно число -1. Друга възможност е екзотичен пентакварк, състоящ се от 4 кварка и 1 антикварк.

И така, алгебричната сума на всички кварки в системата (или разликата между броя на кварките и броя на антикварките) винаги е кратна на 3. В исторически план барионното число е определено много преди да бъде установен настоящият кварков модел. Сега е по-точно да се говори за спестяване номер на кварка.

Частиците, които не съдържат кварки или антикварки, имат барионно число, равно на 0. Това са частици като лептони, фотони, W - и Z. -бозони. Както беше отбелязано по-горе, всички мезони се характеризират с нулево барионно число [1] .

Барионното число се запазва и при трите взаимодействия на стандартния модел. В рамките на Стандартния модел съществува формална възможност за неконсервиране на барионното число при отчитане на така наречените хирални аномалии (англ.) Rus. ... Но такива процеси никога не са наблюдавани.

Запазването на барионното число днес е чисто феноменологичен закон. Неговото изпълнение, което се наблюдава във всички известни физически процеси, не следва от по-фундаментални закони или симетрии (за разлика например от закона за запазване на електрическия заряд). По този начин причината за запазването на барионното число все още е неизвестна.

Преди това барионният номер често се наричаше барионен заряд. Терминът "барионно число" е по-правилен, тъй като не са открити габаритни полета, които произхождат от барионен заряд (като електромагнитно поле, което произлиза от електрически заряд).

Теоретично в природата могат да съществуват взаимодействия, които променят барионното число с един (ΔБ. = ± 1) или с две (ΔБ. = ± 2). В първия случай разпадането на протон става възможно, във втория - неутронно-антинейтронни трептения (спонтанно преобразуване на неутрон в антинейтрон и обратно). Тези процеси все още не са наблюдавани експериментално, въпреки интензивните търсения. Пример за теории, които не запазват барионното (и лептонното) число, са теориите за Голямото обединение. В много варианти на Великото обединение барионните и лептонните числа не се пазят отделно, но тяхната разлика остава Б. - L . Нарушаването на тези закони става забележимо при енергиите на реакциите на енергийната скала на Великото Обединение (> 10 15 GeV). При ниски енергии тези процеси са силно (макар и не абсолютно) потиснати от изключително голямата маса на габаритни бозони, които осъществяват взаимодействия, които не запазват барионното число. По този начин в теориите за Великото обединение запазването на барионния заряд е само ефективно правило, което се изпълнява добре при ниски енергии.

Неконсервирането на барионното число е едно от необходимите условия (вж. Условията на Сахаров) за възникване на асиметрията, наблюдавана във нашата Вселена между бариони и антибариони. Веществото на Вселената съдържа предимно бариони, примесът на антибариони е изключително малък. Това означава, че на някои от ранните етапи на космологичната еволюция е настъпил процес на бариогенеза с несъхранение на барионното число.