Ein baryon ist eine zerlegbare subatomare aus drei Quarken zusammengesetzte Partikel (im Unterschied zu Mesonen, die ein Quark und ein Antiquark umfassen). Baryons und Mesonen gehören der hadron Familie, die die Quark-basierten Partikeln sind. Der Name "baryon" kommt aus dem griechischen Wort für "den schweren" (, barys), weil, zur Zeit ihres Namengebens, bekannteste elementare Partikeln niedrigere Massen hatten als der baryons.

Als Quark-basierte Partikeln nehmen baryons an der starken Wechselwirkung teil, wohingegen leptons, die nicht Quark-basiert sind, nicht tun. Die vertrautesten baryons sind die Protone und Neutronen, die den grössten Teil der Masse der sichtbaren Sache im Weltall zusammensetzen. Elektronen (der andere Hauptbestandteil des Atoms) sind leptons. Jeder baryon hat ein entsprechendes Antiteilchen (antibaryon), wo Quarke durch ihre entsprechenden Antiquarke ersetzt werden. Zum Beispiel wird ein Proton aus zwei Quarke und ein unten Quark gemacht; und sein entsprechendes Antiteilchen, das Antiproton, wird aus zwei Antiquarke und ein unten Antiquark gemacht.

Bis neulich wurde es geglaubt, dass einige Experimente die Existenz von pentaquarks — "exotischer" baryons gezeigt haben, der aus vier Quarken und einem Antiquark gemacht ist. Die Partikel-Physik-Gemeinschaft hat als Ganzes ihre Existenz als wahrscheinlich 2006, und 2008, betrachtet als Beweise nicht angesehen, um überwältigend gegen die Existenz des berichteten pentaquarks zu sein.

Hintergrund

Baryons wirken fermions stark aufeinander — d. h. sie erfahren die starke Kernkraft und werden durch FermiDirac Statistiken beschrieben, die für alle Partikeln gelten, dem Ausschluss-Grundsatz von Pauli folgend. Das ist im Gegensatz zu den bosons, die dem Ausschluss-Grundsatz nicht folgen.

Baryons, zusammen mit Mesonen, sind hadrons, meinend, dass sie aus Quarken zusammengesetzte Partikeln sind. Quarke haben Baryonenzahlen von B =, und Antiquarke haben Baryonenzahl von B = . Der Begriff "baryon" bezieht sich gewöhnlich auf triquarks - baryons gemacht aus drei Quarken (B = + + = 1). Andere exotische baryons, sind wie pentaquarks — baryons gemacht aus vier Quarken und einem Antiquark vorgeschlagen worden (B = + + +  = 1), aber ihre Existenz wird nicht allgemein akzeptiert. In der Theorie, heptaquarks (5 Quarke, konnten 2 Antiquarke), nonaquarks (6 Quarke, 3 Antiquarke), auch usw. bestehen.

Sache von Baryonic

Sache von Baryonic ist Sache zusammengesetzt größtenteils aus baryons (durch die Masse), der Atome jeder Sorte einschließt (und so fast die ganze Sache einschließt, auf die wir stoßen oder im täglichen Leben, einschließlich unserer Körper erfahren können). Non-baryonic Sache, wie einbezogen, durch den Namen, ist jede Sorte der Sache, die in erster Linie baryons nicht zusammengesetzt wird. Das könnte solche gewöhnliche Sache als neutrinos oder freie Elektronen einschließen; jedoch kann es auch exotische Arten der non-baryonic dunklen Sache, wie supersymmetrische Partikeln, axions, oder schwarze Löcher einschließen. Die Unterscheidung zwischen baryonic und non-baryonic Sache ist in der Kosmologie wichtig, weil Urknall nucleosynthesis Modelle dichte Einschränkungen auf den Betrag der baryonic Sache-Gegenwart im frühen Weltall gesetzt hat.

Die wirkliche Existenz von baryons ist auch ein bedeutendes Problem in der Kosmologie, weil wir angenommen haben, dass der Urknall einen Staat mit gleichen Beträgen von baryons und antibaryons erzeugt hat. Der Prozess, durch den baryons kommen, um ihren Antiteilchen zahlenmäßig überlegen zu sein, wird baryogenesis genannt (im Gegensatz zu einem Prozess, durch den leptons für das Überwiegen der Sache über die Antimaterie, leptogenesis verantwortlich sind).

Baryogenesis

Experimente sind mit der Zahl von Quarken im Weltall im Einklang stehend, das eine Konstante ist und, um, die Zahl von baryons spezifischer zu sein, eine Konstante zu sein; auf der Fachsprache scheint die Gesamtbaryonenzahl, erhalten zu werden. Innerhalb des vorherrschenden Standardmodells der Partikel-Physik kann sich die Zahl von baryons in Vielfachen von drei erwarteten zur Handlung von sphalerons ändern, obwohl das selten ist und unter dem Experiment nicht beobachtet worden ist. Einige großartige vereinigte Theorien der Partikel-Physik sagen auch voraus, dass ein einzelnes Proton verfallen kann, die Baryonenzahl durch eine ändernd; jedoch ist das unter dem Experiment noch nicht beobachtet worden. Wie man denkt, ist das Übermaß an baryons über antibaryons im gegenwärtigen Weltall wegen der Nichtbewahrung der Baryonenzahl im sehr frühen Weltall, obwohl das nicht gut verstanden wird.

Eigenschaften

Isospin und Anklage

Kombinationen von drei u, d oder s Quarken, die sich baryons mit einer Drehung formen - bilden den uds baryon decuplet]]

Das Konzept von isospin wurde zuerst von Werner Heisenberg 1932 vorgeschlagen, um die Ähnlichkeiten zwischen Protonen und Neutronen unter der starken Wechselwirkung zu erklären. Obwohl sie verschiedene elektrische Anklagen hatten, waren ihre Massen so ähnlich, dass Physiker geglaubt haben, dass sie wirklich dieselbe Partikel waren. Die verschiedenen elektrischen Anklagen wurden erklärt als, das Ergebnis von etwas unbekannter der Drehung ähnlicher Erregung zu sein. Diese unbekannte Erregung wurde später isospin von Eugene Wigner 1937 synchronisiert.

Dieser Glaube hat gedauert, bis Murray Gell-Mann das Quark-Modell 1964 vorgeschlagen hat (ursprünglich nur der u, d, und die s Quarke enthaltend). Wie man jetzt versteht, ist der Erfolg des isospin Modells das Ergebnis der ähnlichen Massen des u und der d Quarke. Da der u und die d Quarke ähnliche Massen haben, haben Partikeln, die aus derselben Zahl dann auch gemacht sind, ähnliche Massen. Der genaue spezifische u und die d Quark-Zusammensetzung bestimmen die Anklage, weil u Quarke Anklage + tragen, während d Quarke Anklage  tragen. Zum Beispiel die vier Deltas haben alle verschiedene Anklagen ((uuu), (uud), (udd), (ddd)), aber haben ähnliche Massen (~1.232 MeV/c), weil sie jeder aus einer Kombination von drei u und d Quarken gemacht werden. Unter dem isospin Modell, wie man betrachtete, waren sie eine einzelne Partikel in verschiedenen beladenen Staaten.

Die Mathematik von isospin wurde nach dieser der Drehung modelliert. Vorsprünge von Isospin, die in der Zunahme 1 gerade wie diejenigen der Drehung, und zu jedem Vorsprung geändert sind, wurden ein "beladener Staat" vereinigt. Seitdem die "Delta-Partikel" vier "beladene Staaten" hatte, wie man sagte, war sie isospin I =. Seine "beladenen Staaten", und, haben den isospin Vorsprüngen I = +, ich = +, ich =  und ich =  beziehungsweise entsprochen. Ein anderes Beispiel ist die "Nukleonenpartikel". Da es zwei Nukleon gab, "hat Staaten beladen", wie man sagte, war es isospin. Das positive Nukleon (Proton) wurde mit mir = + und das neutrale Nukleon (Neutron) mit mir =  identifiziert. Es wurde später bemerkt, dass die isospin Vorsprünge mit auf und ab im Quark-Inhalt von Partikeln durch die Beziehung verbunden gewesen sind:

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wo der n's die Zahl auf und ab in Quarken und Antiquarken ist.

In "isospin Bild", wie man dachte, waren die vier Deltas und die zwei Nukleonen die verschiedenen Staaten von zwei Partikeln. Jedoch im Quark-Modell sind Deltas verschiedene Staaten von Nukleonen (der N, oder N werden durch den Ausschluss-Grundsatz von Pauli verboten). Isospin, obwohl, ein ungenaues Bild von Dingen befördernd, wird noch verwendet, um baryons zu klassifizieren, unnatürlich und häufig verwirrende Nomenklatur führend.

Geschmack-Quantenzahlen

Wie man

bemerkte, ist die Eigenartigkeitsgeschmack-Quantenzahl S (um mit der Drehung nicht verwirrt zu sein), oben und unten zusammen mit der Partikel-Masse gegangen. Je höher die Masse, desto tiefer die Eigenartigkeit (mehr s Quarke). Partikeln konnten mit isospin Vorsprüngen (verbunden mit der Anklage) und Eigenartigkeit (Masse) beschrieben werden (sieh das uds Oktett und die Decuplet-Zahlen rechts). Da andere Quarke entdeckt wurden, wurden neue Quantenzahlen gemacht, ähnliche Beschreibung von udc und udb Oktetten und decuplets zu haben. Da nur der u und die d Masse, diese Beschreibung der Partikel-Masse und Anklage in Bezug auf isospin und Geschmack-Quantenzahl-Arbeiten gut nur für das Oktett und decuplet ähnlich sind, der aus einem u, einem d und einem anderem Quark gemacht ist, und für die anderen Oktette und decuplets (zum Beispiel, ucb Oktett und decuplet) zusammenbricht. Wenn die Quarke alle hatten dieselbe Masse, ihr Verhalten, symmetrisch genannt würden, wie sie sich alle auf genau dieselbe Weise in Bezug auf die starke Wechselwirkung benehmen würden. Da Quarke dieselbe Masse nicht haben, wirken sie ebenso nicht aufeinander (genau wie ein in ein elektrisches Feld gelegtes Elektron wird mehr als ein Proton beschleunigen, das in dasselbe Feld wegen seiner leichteren Masse gelegt ist), und, wie man sagt, wird die Symmetrie gebrochen.

Es wurde bemerkt, dass Anklage (Q) mit dem isospin Vorsprung (I), die Baryonenzahl (B) und Geschmack-Quantenzahlen verbunden gewesen ist (S, C, B′ T) durch die Gell-Mann-Nishijima Formel:

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wo S, C, B′ und T vertreten die Eigenartigkeit, den Charme, bottomness und die Oberstkeitsgeschmack-Quantenzahlen beziehungsweise. Sie sind mit der Zahl von fremden, Charme, Boden, und Spitzenquarken und Antiquark gemäß den Beziehungen verbunden:

::::

das Bedeuten, dass die Gell-Mann-Nishijima Formel zum Ausdruck der Anklage in Bezug auf den Quark-Inhalt gleichwertig ist:

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Drehung, winkeliger Augenhöhlenschwung und winkeliger Gesamtschwung

Drehung (Quantenzahl S) ist eine Vektor-Menge, die den "inneren" winkeligen Schwung einer Partikel vertritt. Es kommt in der Zunahme von ħ (ausgesprochene "H-Bar"). Der ħ ist häufig fallen gelassen, weil es die "grundsätzliche" Einheit der Drehung ist, und es angedeutet wird, dass "1 spinnen", bedeutet "Drehung 1 ħ". In einigen Systemen von natürlichen Einheiten wird ħ gewählt, um 1 zu sein, und erscheint deshalb nirgends.

Quarke sind fermionic Partikeln der Drehung (S =). Weil sich Drehungsvorsprünge in der Zunahme 1 ändern (der 1 ħ ist), hat ein einzelnes Quark einen Drehungsvektoren der Länge, und hat zwei Drehungsvorsprünge (S = + und S = ). Zwei Quarke können ihre Drehungen ausrichten lassen, in welchem Fall die zwei Drehungsvektoren beitragen, um einen Vektoren der Länge S = 1 und drei Drehungsvorsprünge (S = +1, S = 0 und S = 1) zu machen. Wenn zwei Quarke Drehungen unausgerichtet haben, stimmen die Drehungsvektoren, um einen Vektoren der Länge S = 0 zu machen, und hat nur einen Drehungsvorsprung (S = 0) usw. Da baryons aus drei Quarken gemacht werden, können ihre Drehungsvektoren beitragen, um einen Vektoren der Länge S = zu machen, der vier Drehungsvorsprünge (S = +, S = +, S =  und S = ), oder ein Vektor der Länge S = mit zwei Drehungsvorsprüngen (S = + und S = ) hat.

Es gibt eine andere Menge des winkeligen Schwungs, genannt den winkeligen Augenhöhlenschwung, (scheitelwinklige Quantenzahl L), der in der Zunahme von 1 ħ kommt, die den winkeligen Moment wegen Quarke vertritt, die um einander umkreisen. Der winkelige Gesamtschwung (winkelige Gesamtschwung-Quantenzahl J) einer Partikel ist deshalb die Kombination des inneren winkeligen Schwungs (Drehung) und winkeligen Augenhöhlenschwungs. Es kann jeden Wert von zu, in der Zunahme 1 nehmen.

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Partikel-Physiker interessieren sich am meisten für baryons ohne winkeligen Augenhöhlenschwung (L = 0), weil sie zu Boden-Staaten — Staaten der minimalen Energie entsprechen. Deshalb sind die zwei Gruppen von am meisten studiertem baryons der S =; L = 0 und S =; L = 0, der J = und J = beziehungsweise entspricht, obwohl sie nicht die einzigen sind. Es ist auch möglich, J = Partikeln von S = und L = 2, sowie S = und L = 2 zu erhalten. Dieses Phänomen, vielfache Partikeln in derselben winkeligen Gesamtschwung-Konfiguration zu haben, wird Entartung genannt. Wie man zwischen diesen unterscheidet, degenerieren baryons ist ein aktives Gebiet der Forschung in der baryon Spektroskopie.

Gleichheit

Wenn das Weltall in einem Spiegel widerspiegelt würde, würden die meisten Gesetze der Physik identisch sein — Dinge würden sich derselbe Weg unabhängig davon benehmen, was wir "verlassen" nennen, und was wir "Recht" nennen. Dieses Konzept des Spiegelnachdenkens wird innere Gleichheit oder Gleichheit (P) genannt. Ernst, die elektromagnetische Kraft und die starke Wechselwirkung alle benehmen sich ebenso unabhängig davon, ob das Weltall in einem Spiegel widerspiegelt wird, und so gesagt wird, Gleichheit (P-Symmetrie) zu erhalten. Jedoch unterscheidet die schwache Wechselwirkung wirklich "verlassen" vom "Recht", ein Phänomen genannt Paritätsübertretung (P-Übertretung).

Gestützt darauf könnte man denken, dass, wenn die wavefunction für jede Partikel (in genaueren Begriffen, dem Quant-Feld für jeden Partikel-Typ) gleichzeitig spiegelumgekehrt würden, dann würde der neue Satz von wavefunctions die Gesetze der Physik (abgesondert von der schwachen Wechselwirkung) vollkommen befriedigen. Es stellt sich heraus, dass das nicht ziemlich wahr ist: In der Größenordnung von den zufriedenen Gleichungen müssen die wavefunctions von bestimmten Typen von Partikeln mit 1 multipliziert werden, zusätzlich dazu spiegelumgekehrt zu werden. Wie man sagt, haben solche Partikel-Typen negative oder sonderbare Gleichheit (P = 1, oder wechselweise P =-), während, wie man sagt, die anderen Partikeln positiv oder gerade Bitzahl (P = +1, oder wechselweise P = +) haben.

Für baryons ist die Gleichheit mit dem winkeligen Augenhöhlenschwung durch die Beziehung verbunden:

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Demzufolge baryons ohne winkeligen Augenhöhlenschwung (L = 0) haben alle gerade Bitzahl (P = +).

Nomenklatur

Baryons werden in Gruppen gemäß ihrem isospin (I) Werte und Quark (q) Inhalt eingeteilt. Es gibt sechs Gruppen von baryons — Nukleon , Delta , Lambda , Sigma , Xi , und Omega . Die Regeln für die Klassifikation werden von Particle Data Group definiert. Diese Regeln denken , unten und sonderbar Quarke, leicht zu sein, und der Charme , unterstes Quark , und Spitze , um schwer zu sein. Die Regeln bedecken alle Partikeln, die von drei von jedem der sechs Quarke gemacht werden können, wenn auch, wie man erwartet, aus t Quarken gemachte baryons wegen der kurzen Lebenszeit des t Quarks nicht bestehen. Die Regeln bedecken pentaquarks nicht.

• Baryons mit drei und/oder Quarke sind 's (ich =) oder 's (ich =).
• Baryons mit zwei und/oder Quarke sind 's (ich = 0) oder 's (ich = 1). Wenn das dritte Quark schwer ist, wird seine Identität durch eine Subschrift gegeben.
• Baryons mit einem oder Quark sind 's (ich =). Eine oder zwei Subschriften werden verwendet, wenn ein oder beide der restlichen Quarke schwer sind.
• Baryons ohne oder Quarke sind 's (ich = 0), und Subschriften zeigen jeden schweren Quark-Inhalt an.
• Baryons, die stark verfallen, haben ihre Massen als ein Teil ihrer Namen. Zum Beispiel verfällt Σ stark nicht, aber Δ (1232) tut.

Es ist auch ein weit verbreiteter (aber nicht universal) Praxis, um einigen zusätzlichen Regeln zu folgen, wenn es zwischen einigen Staaten unterscheidet, die dasselbe Symbol sonst haben würden.

• Baryons im winkeligen Gesamtschwung J = Konfiguration, die dieselben Symbole wie ihr J = Kopien haben, werden durch ein Sternchen (*) angezeigt.
• Zwei baryons können aus drei verschiedenen Quarken in J = Konfiguration gemacht werden. In diesem Fall, eine Blüte (&prime) wird verwendet, um zwischen ihnen zu unterscheiden.

:* Ausnahme: Wenn zwei der drei Quarke dasjenige und ein unten Quark sind, wird ein baryon Λ synchronisiert, während der andere Σ synchronisiert wird.

Quarke tragen Anklage, so wissend, dass die Anklage einer Partikel indirekt den Quark-Inhalt gibt. Zum Beispiel sagen die Regeln oben dass ein Enthalten eines c Quarks und einer Kombination von zwei u und/oder d Quarke. Das c Quark hat eine Anklage dessen (Q = +), deshalb müssen die anderen zwei ein u Quark (Q = +) und ein d Quark (Q = ) sein, um die richtige Gesamtanklage (Q = +1) zu haben.

Siehe auch

• Achtfältiger Weg
• Liste von baryons
• Liste von Partikeln
• Meson
• Zeitachse von Partikel-Entdeckungen

Zeichen

Außenverbindungen

• Particle Data Group — Rezension der Partikel-Physik (2008).
• Staatliche Universität von Georgia — HyperPhysics
• Baryons hat denkbar, ein interaktives Visualisierungserlauben physikalische Eigenschaften gemacht, verglichen zu werden