Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Адрон (субатомная частица), состоящий из трех кварков.
Hadron (subatomic particle) that is composed of three quarks
В физике частиц барион — это тип составной субатомной частицы, включающей протон и нейтрон, содержащей нечётное число валентных кварков, обычно три. Барионы принадлежат к семейству адронов; адроны состоят из кварков. Барионы также классифицируются как фермионы, поскольку они имеют полуцелый спин. Название "барион", предложенное Абрахамом Пайсом, происходит от греческого слова "тяжёлый" (βαρύς, barýs), так как на момент их наименования большинство известных элементарных частиц имели меньшую массу, чем барионы. Каждый барион имеет соответствующую античастицу (антибарион), в которой кварки заменены антикварками. Например, протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего кварка, а его античастица, антипротон, состоит из двух верхних антикварков и одного нижнего антикварка. Барионы участвуют в остаточном сильном взаимодействии, которое опосредовано частицами, известными как мезоны. Наиболее известные барионы — протоны и нейтроны, оба из которых содержат три кварка, и по этой причине их иногда называют трикварками. Эти частицы составляют большую часть массы видимой материи во Вселенной и формируют ядро каждого атома (электроны, другой основной компонент атома, принадлежат к другому семейству частиц, называемому лептонами; лептоны не взаимодействуют посредством сильного взаимодействия). Также были обнаружены и изучены экзотические барионы, содержащие пять кварков, называемые пентакварками. Подсчёт барионов во Вселенной показывает, что 10% из них можно найти внутри галактик, от 50 до 60% — в циркумгалактической среде, а остальные 30–40% — в тёплой горячей межгалактической среде (WHIM).
In particle physics, a baryon is a type of composite subatomic particle, including the proton and the neutron, that contains an odd number of valence quarks, conventionally three. Baryons belong to the hadron family of particles; hadrons are composed of quarks. Baryons are also classified as fermions because they have half integer spin. The name "baryon", introduced by Abraham Pais, comes from the Greek word for "heavy" (βαρύς, barýs), because, at the time of their naming, most known elementary particles had lower masses than the baryons. Each baryon has a corresponding antiparticle (antibaryon) where their corresponding antiquarks replace quarks. For example, a proton is made of two up quarks and one down quark; and its corresponding antiparticle, the antiproton, is made of two up antiquarks and one down antiquark. Baryons participate in the residual strong force, which is mediated by particles known as mesons. The most familiar baryons are protons and neutrons, both of which contain three quarks, and for this reason they are sometimes called triquarks. These particles make up most of the mass of the visible matter in the universe and compose the nucleus of every atom (electrons, the other major component of the atom, are members of a different family of particles called leptons; leptons do not interact via the strong force). Exotic baryons containing five quarks, called pentaquarks, have also been discovered and studied. A census of the Universe's baryons indicates that 10% of them could be found inside galaxies, 50 to 60% in the circumgalactic medium, and the remaining 30 to 40% could be located in the warm–hot intergalactic medium (WHIM).
Предыстория
Барионы — это сильно взаимодействующие фермионы; то есть, они подвержены воздействию сильного ядерного взаимодействия и описываются статистикой Ферми-Дирака, которая применима ко всем частицам, подчиняющимся принципу исключения Паули. Это в отличие от бозонов, которые этому принципу не подчиняются. Барионы, наряду с мезонами, являются адронами, составными частицами, состоящими из кварков. Кварки имеют барионное число B = +1, а антикварки — B = -1. Термин "барион" обычно относится к трикваркам — барионам, состоящим из трех кварков (B = +1 +1 +1 = 1). Были предложены и другие экзотические барионы, такие как пентакварки — барионы, состоящие из четырех кварков и одного антикварка (B = +1 +1 +1 -1 = 1), но их существование общепринятым не является. В 2006 году физическое сообщество в целом не считало их существование вероятным, а в 2008 году имеющиеся данные свидетельствовали против существования заявленных пентакварков. Однако в июле 2015 года эксперимент LHCb обнаружил два резонанса, согласующиеся с состояниями пентакварков в распаде Λ → J/ψKp, с комбинированной статистической значимостью 15σ. В теории, также могут существовать гептакварки (5 кварков, 2 антикварка), нонакварки (6 кварков, 3 антикварка) и т.д.
Baryons are strongly interacting fermions; that is, they are acted on by the strong nuclear force and are described by Fermi–Dirac statistics, which apply to all particles obeying the Pauli exclusion principle. This is in contrast to the bosons, which do not obey the exclusion principle. Baryons, alongside mesons, are hadrons, composite particles composed of quarks. Quarks have baryon numbers of B = and antiquarks have baryon numbers of B = −. The term "baryon" usually refers to triquarks—baryons made of three quarks (B = + + = 1). Other exotic baryons have been proposed, such as pentaquarks—baryons made of four quarks and one antiquark (B = + + + − = 1), but their existence is not generally accepted. The particle physics community as a whole did not view their existence as likely in 2006, and in 2008, considered evidence to be overwhelmingly against the existence of the reported pentaquarks. However, in July 2015, the LHCb experiment observed two resonances consistent with pentaquark states in the Λ → J/ψKp decay, with a combined statistical significance of 15σ. In theory, heptaquarks (5 quarks, 2 antiquarks), nonaquarks (6 quarks, 3 antiquarks), etc. could also exist.
Барионовая материя
Почти вся материя, с которой можно столкнуться или которую можно испытать в повседневной жизни, — это барионная материя, включающая в себя атомы любого типа и наделяющая их свойством массы. Небарионная материя, как следует из названия, — это любой вид материи, который не состоит преимущественно из барионов. К ней могут относиться нейтрино и свободные электроны, темная материя, суперсимметричные частицы, аксионы и черные дыры. Само существование барионов также является важной проблемой в космологии, поскольку предполагается, что Большой взрыв породил состояние с равным количеством барионов и антибарионов. Процесс, в результате которого барионов стало больше, чем античастиц, называется бариогенезом.
Nearly all matter that may be encountered or experienced in everyday life is baryonic matter, which includes atoms of any sort, and provides them with the property of mass. Non baryonic matter, as implied by the name, is any sort of matter that is not composed primarily of baryons. This might include neutrinos and free electrons, dark matter, supersymmetric particles, axions, and black holes. The very existence of baryons is also a significant issue in cosmology because it is assumed that the Big Bang produced a state with equal amounts of baryons and antibaryons. The process by which baryons came to outnumber their antiparticles is called baryogenesis.
Бариогенез
Эксперименты согласуются с тем, что количество кварков во Вселенной сохраняется вместе с общим барионным числом, при этом антибарионы учитываются как отрицательные величины. В рамках господствующей Стандартной модели физики частиц, количество барионов может изменяться кратно трем под действием сфалеронов, хотя это происходит редко и не было зафиксировано в экспериментах. Некоторые великие объединяющие теории физики частиц также предсказывают, что один протон может распадаться, изменяя барионное число на единицу; однако, это пока не наблюдалось в экспериментах. Считается, что преобладание барионов над антибарионами в современной Вселенной связано с нарушением сохранения барионного числа в очень ранней Вселенной, хотя механизмы этого нарушения до конца не изучены.
Experiments are consistent with the number of quarks in the universe being conserved alongside the total baryon number, with antibaryons being counted as negative quantities. Within the prevailing Standard Model of particle physics, the number of baryons may change in multiples of three due to the action of sphalerons, although this is rare and has not been observed under experiment. Some grand unified theories of particle physics also predict that a single proton can decay, changing the baryon number by one; however, this has not yet been observed under experiment. The excess of baryons over antibaryons in the present universe is thought to be due to non conservation of baryon number in the very early universe, though this is not well understood.