Bariono

Barionoj (de greka βαρύς — multepeza) — estas familio de elementaj partikloj, kiu inkluzivas forte interagantajn fermionojn, konsistaj el tri kvarkoj de diferaj kolorŝargoj. Ekspektata estas ekzisto de t.n. ekzotaj barionoj, kiuj konsistas je kvin aŭ pli kvarkoj (ekz. pentakvarko), sed tio ankoraŭ ne estas pruvita. Barionoj kaj mezonoj apartenas al grupo de hadronoj.

Barionoj, sortitaj al pli granda maso, estas: protono, neŭtrono, lambda-hiperono, sigma-hiperono, ksi-hiperono kaj omega-hiperono. Maso de omega-hiperono estas 3287-oble maso de elektrono kaj preskaŭ 1.8-oble maso de protono.

Plej stabilaj barionoj estas protono kaj neŭtrono (kiuj kune estas nomitaj nuklonoj). Protonoj, laŭ modernaj scioj, estas absolute stabila, kaj neŭtrono povas disfali post kvantuma vivdaŭro de ĉirkaŭ 1000 sek. Pli pezaj barionoj disfalas post tempo de 10−23 ĝis 10−10 sek.

Nuklonoj konsistas el u kaj d-kvarkoj. Protono havas konsiston uud kaj neŭtrono udd. Kune kun siaj nestabilaj ekscitaj variantoj ili kompozas grupon de N-barionoj.

Barionoj, kiuj enhavas na almenaŭ unu s-kvarko, sed ne pli pezaj kvarkoj, nomiĝas hiperonoj.

 Klasado de barionoj 
Entute en familio de barionoj estas jenaj grupoj:
 N-barionoj

 Δ-barionoj (Δ++, Δ+, Δ0, Δ−), samkiel nuklonoj enhavas nur u-kvarkoj kaj d-kvarkoj, sed ili havas spinon de 3/2. Ili disfalas al iu nuklono kaj piono post vivdaŭro de ĉirkaŭ 10−23 sek.

 Λ-barionoj (Λ0) estas neŭtre ŝargitaj partikloj kun spino 1/2 kaj strangeco -1 (do, validas ankaŭ nomo lambda-hiperonoj). Ili konsistas el u-, d- kaj s-kvarkoj. Ili masas 1117 MeV kaj disafalas laŭ du vojoj: aŭ al protono kaj negativa piono, aŭ al neŭtrono kaj neŭtra piono. Vivdaŭro estas ĉirkaŭ 2,6×10−10 sek. Antaŭnelonge estas trovitaj pezaj ne-hiperonaj Λ-barionoj, el kiuj anstataŭ s-kvarko estas c-kvarko (Λ+c) aŭ b-kvarko (Λ0b).

 Σ-barionoj (Σ+, Σ0, Σ−) havas spinon 1/2 kaj strangecon −1. Samkiel Λ-barionoj, ili konsistas el u-, d- kaj s-kvarko, sed ili havas triopan izotopan spinon (I=1). Neŭtra Σ0-bariono enhavas samajn kvarkojn kiel Λ0-bariono (uds), sed estas multe pli multepeza kaj nestabila. Ĝi disfalas al Λ0 kaj fotono post 6×10−20 sek. La disfalo okazas per elektromagneta forto. Barionoj Σ+ (uus) kaj Σ− (dds) disfalas al piono kaj nuklono post ĉirkaŭ 10−10 sek. Oni notu, ke Σ+ kaj Σ− ne estas kontraŭpartikloj unu al la alia. Ĉiu menciata partiklo havas propran kontraŭpartiklon. Maso de Σ-hiperonoj estas ĉirkaŭ 1200 MeV. Krome, estas trovitaj pli pezaj ne-hiperonaj Σ-barionoj, kiuj havas pli pezan kvarkon anstataŭ s-kvarko.

 Ξ-barionoj (Ξ0 kaj Ξ−) havas spinon 1/2, kaj strangecon −2. Ili ĉiuj havas du strangajn kvarkojn: uss (Ξ0) aŭ dss (Ξ−). Ili masas ĉirkaŭ 1,3 GeV kaj disfalas post ĉirkaŭ 10−10 sek. al piono kaj Λ0-hiperono. Samkiel ĉe Λ- kaj Σ-, ĉe Ξ-barionoj estas trovita pli pezaj ne-hiperonaj variantoj, el kiuj unu el s-kvarkoj estas anstataŭigita per c-kvarko aŭ b-kvarko.

 Ω-bariono (nun estas trovita nur unu tipo de tiaj partikloj, la Ω−-hiperono) havas spinon 3/2 kaj strangecon −3 - do, konsistas el 3 s-kvarkoj (sss). Partikla maso estas 1,672 GeV. Vivdaŭro ĉirkaŭ 10−10 sek, plej oftaj vojoj de disfalo: al Λ0-hiperono kaj negativa kaono aŭ al Ξ0 kaj neativa piono (время жизни около 10−10 с). Eble ekzistas ankaŭ pezaj variantoj de Ω-barionoj, en kiuj unu el s-kvarko estas anstataŭigita per la pli peza.

eta|Dekopo de barionoj kun spino 3/2
eta|Okopo de barionoj kun spino 1/2

Krome, ekzistas multegaj ekscitaj variantoj de supremenciitaj partikloj kun tre mallonga vivdaŭro.

Disfaloj de plimulto de malmultepezaj barionoj okazas pro malforta nuklea forto, kaj do ili vivas relative longe (la sola ekskludo estas Σ0-hiperono).

Malmultepezaj barionoj (hiperonoj, Δ-barionoj kaj nuklonoj) apartenas al grupoj laŭ spino: aŭ al dekopo (spino 3/2: Δ-barionoj, Ω-hiperonoj kaj ekscitaj variantoj de Σ- kaj Ξ-hiperonoj), aŭ al okopo (spino 1/2: nuklonoj, Σ-, Λ- и Ξ-hiperonoj).

 Bariona nombro 

Ĉiuj barionoj sekvas leĝon de konservo na bariona nombro: en ĉiu fermita sistemo diferenco inter nombro de barionoj kaj nombro de kontraŭbarionoj estas konstanta. Tiu ĉi diferenco nomiĝas bariona nombro. Oni ne scias, kial ĝi estas tiel neŝanĝebla - almenaŭ, neniu kalibra kampo estas trovita konekta al tiu ĉi fenomeno. Eble en iuj moderne trovitaj fenomenoj, ne kongruaj al norma modelo, tiu leĝo ne plu validas. Se bariona nombro povas ne konserviĝi, el tio sekvas ke protono (la malplej multepeza el barionoj) povas disfali. Tamen, disfalo de protono ankoraŭ neniam observeblis. Nun estas prediktita nur soba limo de vivdaŭro de protono - inter 1029 kaj 1033 jaroj, depende de atendebla vojo de disfalo.

 Vidu ankaŭ 
 Partikla fiziko
 Listo de partikloj