Бариондық сан: Кварктар мен антикварктар мөлшерінің кванттық саны
Baryon number
Бәрион саны – бөлшек физикадағы маңызды кванттық сан. Кварктар мен антикварктар мөлшерін анықтайды, сақталады. Стандартты модельдегі бәрімен өзара әрекеттеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Жүйедегі кварктар мен антикварктар мөлшерімен байланысты кванттық сан.
Quantum number relating the quantity of quarks and antiquarks in a system
Бөлшек физикасында бариондық сан – жүйенің қатаң сақталатын қосымша кванттық саны. Ол былай анықталады:
In particle physics, the baryon number is a strictly conserved additive quantum number of a system. It is defined as
мұндағы n<sub>q</sub> – кварктардың саны, ал n<sub>ā</sub> – антикварктардың саны. Бариондар (үш кварк) +1 бариондық санды, мезондар (бір кварк, бір антикварк) 0 бариондық санды, ал антибариондар (үш антикварк) -1 бариондық санды иеленеді. Пентакварктар (төрт кварк, бір антикварк) және тетракварктар (екі кварк, екі антикварк) сияқты экзотикалық адрондар да бариондық санына қарай бариондар мен мезондар ретінде жіктеледі.
where n {\rm q} is the number of quarks, and n {\rm \overline q} is the number of antiquarks. Baryons (three quarks) have a baryon number of +1, mesons (one quark, one antiquark) have a baryon number of 0, and antibaryons (three antiquarks) have a baryon number of −1. Exotic hadrons like pentaquarks (four quarks, one antiquark) and tetraquarks (two quarks, two antiquarks) are also classified as baryons and mesons depending on their baryon number.
Қорғау
Бариондық сан Стандартты модельдің барлық өзара әрекеттесулерінде сақталады, бір ғана мүмкін ерекшелікпен. Бұл сақталу QCD Лагранждың жаһандық симметриясына байланысты. "Сақталады" дегеніміз, барлық кіріс бөлшектердің бариондық сандарының қосындысы, реакция нәтижесінде пайда болған барлық бөлшектердің бариондық сандарының қосындысына тең болады. Бір ғана ерекшелік – электроәлсіз өзара әрекеттесулердегі гипотезалық Адлер–Белл–Жаккив аномалиясы; алайда, сфалерондар осылай жиі кездеспейді және жоғары энергия және температура деңгейлерінде пайда болуы мүмкін, сондай-ақ электроәлсіз бариогенез бен лептогенезді түсіндіруге болады. Электроәлсіз сфалерондар бариондық және/немесе лептондық санды тек 3-ке немесе 3-тің еселігіне ғана өзгерте алады (үш барионның үш лептонға/антилептонға соқтығысуы және керісінше). Сфалеронның бар екеніне әлі ешқандай тәжірибелік дәлел табылмаған. Үлкен біріктірілген теория (GUT) модельдері мен суперсимметрияның гипотетикалық концепциялары барионды лептондарға және антикварктарға (B − L қараңыз) түрлендіруге мүмкіндік береді, осылайша бариондық және лептондық сандардың сақталуын бұзады. Протонның ыдырауы мұндай процестің мысалы болар еді, бірақ ол ешқашан байқалған жоқ. Бариондық санның сақталуы Хокинг сәулеленуі арқылы қара тесіктің булану физикасымен үйлесімді емес. Кванттық гравитациялық эффектілер жаһандық симметрияларға байланысты барлық зарядтардың сақталуын бұзады деп күтіледі. Бариондық санның сақталуын бұзу Джон Арчибальд Уилерді барлық физикалық қасиеттердің өзгермелілік принципін болжауға итермеледі.
The baryon number is conserved in all the interactions of the Standard Model, with one possible exception. The conservation is due to global symmetry of the QCD Lagrangian. 'Conserved' means that the sum of the baryon number of all incoming particles is the same as the sum of the baryon numbers of all particles resulting from the reaction. The one exception is the hypothesized Adler–Bell–Jackiw anomaly in electroweak interactions; however, sphalerons are not all that common and could occur at high energy and temperature levels and can explain electroweak baryogenesis and leptogenesis. Electroweak sphalerons can only change the baryon and/or lepton number by 3 or multiples of 3 (collision of three baryons into three leptons/antileptons and vice versa). No experimental evidence of sphalerons has yet been observed. The hypothetical concepts of grand unified theory (GUT) models and supersymmetry allows for the changing of a baryon into leptons and antiquarks (see B − L), thus violating the conservation of both baryon and lepton numbers. Proton decay would be an example of such a process taking place, but has never been observed. The conservation of baryon number is not consistent with the physics of black hole evaporation via Hawking radiation. It is expected in general that quantum gravitational effects violate the conservation of all charges associated to global symmetries. The violation of conservation of baryon number led John Archibald Wheeler to speculate on a principle of mutability for all physical properties.