Барионы

(от греч. Barys — тяжёлый) группа тяжёлых элементарных частиц с полуцелым Спином и массой не меньше массы протона. К Б. Относятся протон и нейтрон (частицы, образующие атомные ядра), Гипероны, а также барионные Резонансы. Название «Б» связано с тем, что самый лёгкий из них — протон — в 1836 раз тяжелее электрона. Единственным стабильным Б. Является протон. Все остальные Б. Нестабильны и путём последовательных распадов превращаются в протон и лёгкие частицы. (Нейтрон в свободном состоянии — нестабильная частица, однако, в связанном состоянии внутри атомных ядер он стабилен.) Б. Участвуют во всех известных элементарных взаимодействиях. Сильном, электромагнитном, слабом и гравитационном (см. Элементарные частицы. Тяготение).

Наличие у Б. Сильного взаимодействия приводит к тому, что они активно взаимодействуют с атомными ядрами. В любых ядерных реакциях, при любых взаимодействиях Б. (при энергиях ниже порога рождения антибарионов (См. Антибарионы)) их общее число остаётся неизменным. Так, в процессах бета-распада нейтроны и протоны в ядрах могут превращаться друг в друга (с испусканием электронов и нейтрино или их античастиц (См. Античастицы)), но их суммарное число всегда сохраняется. В результате распада Б. Обязательно образуется Б. Никогда не наблюдались процессы, в которых Б. Переходили бы в более лёгкие частицы без испускания Б. Например, не наблюдается процесс распада протона на позитрон и фотон, или захват атомного электрона протоном ядра с испусканием двух фотонов, или превращение нейтрона в электрон и положительно заряженный пи-мезон, хотя все эти процессы допустимы с точки зрения законов сохранения электрического заряда, энергии, импульса и момента количества движения (существование таких процессов приводило бы к нестабильности вещества).

Подмеченные закономерности были сформулированы в виде закона сохранения числа Б. Этому закону можно придать форму, напоминающую закон сохранения электрического заряда, если приписать Б. Специфический заряд — так называемый барионный заряд (В), считая, что у лёгких частиц (фотонов, нейтрино, электронов, мезонов) он отсутствует (В = 0). Тогда закон сохранения числа Б. Принимает вид закона сохранения барионного заряда. При взаимодействии Б. Очень высоких энергий возможно рождение антибарионов. Закон сохранения числа Б., или барионного заряда, обобщается на процессы с участием антибарионов, если принять, что барионные заряды антибариона и Б. Противоположны по знаку (как это и следует из общих принципов квантовой теории поля (См.

Квантовая теория поля)). Если барионный заряд Б. Положить равным единице (B = 1), то у антибарионов В = -1, а барионный заряд системы частиц просто равен разности числа Б. И антибарионов в этой системе. Одним из проявлений закона сохранения барионного заряда является то, что рождение антибариона обязательно сопровождается рождением дополнительного Б. (см. Аннигиляция и рождение пар). Высказывается гипотеза о существовании глубокой аналогии между электрическим и барионным зарядами. Подобно тому, как электрический заряд является источником электромагнитного поля, барионный заряд можно рассматривать как источник поля сильного взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие заряженных частиц осуществляется благодаря их обмену незаряженными частицами — фотонами.

Аналогично сильное взаимодействие Б., например протонов и нейтронов, обусловлено их обменом мезонами — частицами, лишёнными барионного заряда. Таблицу Б. И их систематику см. В ст. Элементарные частицы. Лит. См. При ст. Элементарные частицы. С. С. Герштейн..