Кіріспе

Үш кварктан тұратын адрон (субатомдық бөлшек). Бөлшектер физикасында барион – протон мен нейтронды қоса алғанда, валенттік кварктердің тақ санын, әдетте үшті қамтитын, субатомдық бөлшектердің құрамына кіретін күрделі түрі. Бариондар адрондық бөлшектер тобына жатады; адрондар кварктардан тұрады. Бариондар сондай-ақ фермиондар класына жатады, өйткені олардың спині жартылай бүтін сан болады. "Барион" атауын Абрахам Пайс енгізді, ол грек тіліндегі "ауыр" (βαρύς, barýs) сөзінен шыққан, себебі оларға ат қойылған кезде көптеген белгілі элементар бөлшектердің массасы бариондардан төмен болған. Әр барионның сәйкес антибөлшегі (антибарион) болады, онда олардың сәйкес антикварктары кварктардың орнын басады. Мысалы, протон екі жоғары кварктан және бір төмен кварктан тұрады, ал оған сәйкес келетін антибөлшек, антипротон, екі жоғары антикварктан және бір төмен антикварктан тұрады. Бариондар қалдық күшті күшке қатысады, ол мезон деп аталатын бөлшектер арқылы таратылады. Ең танымал бариондар – протон мен нейтрон, екеуінде де үш кварк бар, сондықтан оларды кейде трикварктар деп атайды. Бұл бөлшектер ғаламдағы көрінетін материяның көп бөлігін құрайды және әрбір атомның ядросын құрайды (электрондар, атомның басқа маңызды құрауы, күшті күш арқылы өзара әрекеттеспейтін лептондар деп аталатын бөлшектер тобының мүшелері). Бес кварктан тұратын экзотикалық бариондар, яғни пентакварктар да ашылды және зерттелді. Ғаламдағы бариондарды санау көрсеткендей, олардың 10% галактикалардың ішінде, 50-60% галактикааралық ортада, ал қалған 30-40% ыстық галактикааралық ортада (WHIM) болуы мүмкін.

Өмірбаян

Бариондар – күшті өзара әрекеттесетін фермиондар; яғни, олар күшті ядролық күш әсеріне ұшырайды және Паулидің тыйым салу принципіне бағынатын барлық бөлшектерге қолданылатын Ферми-Дирак статистикасымен сипатталады. Бұл бозондардан өзгеше, олар тыйым салу принципіне бағынбайды. Бариондар, мезондармен бірге, адрондар болып табылады – кварктардан құралған күрделі бөлшектер. Кварктардың бариондық саны B = +1, ал антикварктардың бариондық саны B = -1. "Барион" термині көбінесе үш кварктан (B = +1 +1 +1 = 1) тұратын трикварк-барионды білдіреді. Басқа экзотикалық бариондар да ұсынылған, мысалы, төрт кварк пен бір антикварктан тұратын пентакварк-бариондар (B = +1 +1 +1 -1 = 1), бірақ олардың болуы кеңінен қабылданбады. Бөлшек физикасы қауымдастығы 2006 жылы олардың болуын ықтимал деп санамады, ал 2008 жылы хабарланған пентакварктардың болуына қарсы дәлелдердің көп екенін мәлімдеді. Дегенмен, 2015 жылдың шілдесінде LHCb эксперименті Λ → J/ψKp ыдырауында пентакварк күйлерімен сәйкес келетін екі резонансты байқады, олардың біріктірілген статистикалық маңыздылығы 15σ құрады. Теориялық тұрғыдан алғанда, гептакварктар (5 кварк, 2 антикварк), нонакварктар (6 кварк, 3 антикварк) және т.б. да болуы мүмкін.

Бариондық зат

Күнделікті өмірде кездесетін немесе тәжірибеге ұшыраған барлық дерлік материя барьондық материя болып табылады, оған кез келген атомдар кіреді және оларға масса қасиетін сыйлайды. Аты айтқандай, барьондық емес материя – бұл барьондардан негізгі құралмаған материяның кез келген түрі. Бұған нейтринолар мен бос электрондар, қара материя, суперсимметриялық бөлшектер, аксиондар және қара саңылаулар жатуы мүмкін. Бариондардың өзінің болуы космологияда маңызды мәселе болып табылады, себебі Ұлы жарылыс бариондар мен антибариондардың тең мөлшерін жасады деп есептеледі. Бариондардың антибөлшектерден көп болуына әкелген процеске бариогенез деп аталады.

Бариогенез

Эксперименттер ғаламдағы кварктер санының жалпы барриондық санмен бірге сақталуымен сәйкес келеді, антибариондар теріс шамалар ретінде есептеледі. Бөлшектер физикасының қазіргі басым Стандартты моделінде, сфалерон әрекеті нәтижесінде бариондар саны үштің еселігінде өзгеруі мүмкін, бірақ бұл сирек кездеседі және тәжірибелерде байқалған жоқ. Бөлшектер физикасының кейбір біріктірілген теориялары бір протонның ыдырауы бариондық санды бірге өзгертетінін болжайды, алайда бұл да әлі тәжірибелерде байқалған жоқ. Қазіргі ғаламда антибариондардан бариондардың көп болуы өте ерте ғаламда бариондық санның сақталмауына байланысты деп есептеледі, бірақ бұл құбылыс толыққанды түсіндірілмеген.