Барыён
Барыёны (ад грэч. βαρύς — цяжкі) — сямейства элементарных часціц, якія моцна ўзаемадзейнічаюць[1] ферміёны[2] і складаюцца з трох кваркаў (мяркуецца, але не даказана існаванне барыёнаў з 5 і большай колькасці кваркаў, гл. пентакварк). Барыёны разам з мезонамі (апошнія складаюцца з цотнай колькасці кваркаў) складаюць групу элементарных часціц, якія ўдзельнічаюць у моцным узаемадзеянні і завуцца адронамі.
Да асноўных барыёнаў адносяцца (па меры ўзрастання масы): пратон, нейтрон, лямбда-гіперон, сігма-гіперон, ксі-гіперон, амега-гіперон. Маса амега-гіперона (3278 мас электрона) амаль у 1,8 разы большая за масу пратона.
Класіфікацыя барыёнаў
правіцьНайбольш стабільнымі барыёнамі з'яўляюцца пратон (самы лёгкі з барыёнаў) і нейтрон (разам яны складаюць групу нуклонаў). Першы з іх, наколькі гэта сёння вядома, стабільны, з другім з часам жыцця, блізкім да 1000 с, адбываецца бэта-распад. Цяжэйшыя барыёны распадаюцца за час ад 10-23 да 10-10 с.
Нуклоны маюць кваркавы састаў uud (пратон) і udd (нейтрон). Іх спін роўны 1/2, дзіўнасць нулявая. Маса блізкая да 940 МэВ. Разам са сваімі кароткажывучы ўзбуджанымі станамі нуклоны адносяцца да групы N-барыёнаў.
Барыёны, якія змяшчаюць прынамсі адзін дзіўны кварк (але не змяшчаюць цяжэйшых кваркаў), завуцца гіперонамі.
У сямействе барыёнаў, акрамя нуклонаў, вылучаюць групы Δ-, Λ-, Σ-, Ξ- і Ω-барыёнаў.
- Δ-барыёны (Δ++, Δ+, Δ0, Δ−), як і нуклоны, складаюцца з u- і d-кваркаў, але, у адрозненне ад нуклонаў, іх спін роўны 3/2. Распадаюцца яны галоўным чынам на нуклон і піён. Час жыцця Δ-барыёнаў блізкі да 10−23 с.
- Λ-барыёны (Λ0) — нейтральныя (але не сапраўдна нейтральныя) часціцы са спінам 1/2 і дзіўнасцю -1 (гэта значыць іх можна зваць Λ-гіперонамі), якія складаюцца з u-, d- і s-кварка. У іх u- і d-кваркі знаходзяцца ў сінглетным па ізаспіне стане (I=0). Маса 1117 МэВ. Распадаюцца пераважна на пратон і адмоўны піён або на нейтрон і нейтральны піён з часам жыцця 2,6×10−10 с. Адкрыты таксама цяжкія Λ-барыёны (Λ+c і Λ0b), у якіх дзіўны кварк заменены зачараваным (c-кваркам) або прыгожым (b-кваркам).
- Σ-барыёны (Σ+, Σ0, Σ−) маюць спін 1/2, дзіўнасць -1. Як і Λ-барыён, складаюцца з u-, d- і s-кварка, але трыплетны па ізаспіне (I=1). Нейтральны Σ0-барыён мае той жа кваркавы састаў, што і Λ0-барыён (uds), але цяжэйшы, у сувязі з гэтым ён вельмі хутка распадаецца ў Λ0 з вылетам фатона (час жыцця складае толькі 6×10-20 с, паколькі распад адбываецца за кошт электрамагнітнага ўзаемадзеяння). Σ+ (uus) і Σ− (dds) распадаюцца за прыкладна 10-10 с на піён і нуклон. Варта адзначыць, што Σ+ і Σ− не з'яўляюцца часціцай і антычасцінай — гэта самастойныя часціцы, кожная з іх (як, дарэчы, і Σ0) мае сваю антычасціну. Масы Σ-гіперонаў складаюць каля 1200 МэВ. Выяўлены таксама цяжкія Σ-барыёны, якія не з'яўляюцца гіперонамі (гэта значыць змяшчаюць замест s-кварка цяжэйшы кварк).
- Ξ-барыёны (Ξ0 і Ξ−) маюць спін 1/2, дзіўнасць −2. Яны ўтрымліваюць па два дзіўныя кваркі; кваркавы састаў uss (Ξ0) і dss (Ξ−). Іх маса блізкая да 1,3 ГэВ. Распадаюцца (з часам жыцця каля 10−10 с) на піён і Λ0-гіперон. Існуюць цяжкія Ξ-барыёны, якія не з'яўляюцца гіперонамі (адзін з дзіўных кваркаў заменены c- або b-кваркам).
- Ω-барыёны (існуе толькі адзін тып гэтых часціц, Ω−-гіперон) маюць спін 3/2 і дзіўнасць −3, складаюцца з 3 дзіўных кваркаў (sss). Маса часціцы 1,672 ГэВ. Пераважныя моды распаду — на Λ0-гіперон і адмоўны каон ці на Ξ0 і адмоўны піён (час жыцця каля 10−10 с). Адкрыты некаторыя цяжкія Ω-барыёны, якія адрозніваюцца заменай аднаго з s-кваркаў на цяжкі кварк.
Існуе таксама шырокі спектр кароткажывучых узбуджаных станаў гэтых барыёнаў.
Большасць лёгкіх барыёнаў у асноўным стане распадаюцца за кошт слабога ўзаемадзеяння, таму іх час жыцця адносна вялікі (выключэнне складае, як было адзначана вышэй, Σ0-гіперон).
Лёгкія барыёны (гіпероны, Δ-барыёны і нуклоны) у залежнасці ад спіна ўваходзяць у склад аднаго з двух мультыплетаў: дэкуплета са спінам 3/2 (Δ-барыёны, Ω-гіпероны і ўзбуджаныя станы Σ- і Ξ-гіперонаў) і актэта са спінам 1/2 (нуклоны, Σ-, Λ- і Ξ-гіпероны).
Барыённая матэрыя
правіцьБарыённая матэрыя — матэрыя, якая складаецца з барыёнаў (нейтронаў, пратонаў) і электронаў. Гэта значыць, звыклая форма матэрыі, рэчыва.
Існуе таксама барыённая антыматэрыя, ці антырэчыва.
Барыёны падпарадкоўваюцца эмпірычна ўсталяванаму закону захавання барыённага ліку: у замкнёнай сістэме велічыня, роўная рознасці колькасці барыёнаў і колькасці антыбарыёнаў, захоўваецца. Гэта велічыня завецца барыённым лікам. Прычыны захавання барыённага ліку пакуль невядомыя (ва ўсякім разе, з ім не звязана якое-небудзь калібравальнае поле, як з электрычным зарадам), аднак у шматлікіх варыянтах сучасных (пакуль не пацверджаных) тэорый, якія пашыраюць Стандартную Мадэль, гэты закон можа парушацца. Калі барыённы лік не захоўваецца, то пратон (самы лёгкі з барыёнаў) можа распадацца; аднак пакуль распад пратона не выяўлены — усталявана толькі ніжняе абмежаванне на час жыцця пратона (ад 1029 да 1033 гадоў, у залежнасці ад канала распаду). Прадказваюцца і іншыя працэсы, якія не захоўваюць барыённы лік, напрыклад, нейтрон-антынейтронныя асцыляцыі.