Baryonin numero
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 26.5.2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .Baryoniluku (baryonivaraus) on alkeishiukkasfysiikan konservoitunut additiivinen kvanttiluku , joka määrittää baryonien lukumäärän järjestelmässä. Se määritellään seuraavasti:
missä
on kvarkkien lukumäärä ja on antikvarkkien lukumäärä .
Jako kolmella on olemassa, koska vahvan vuorovaikutuksen lakien mukaan hiukkasen kokonaisvärivarauksen on oltava nolla ("valkoinen"), katso rajaus . Tämä voidaan saavuttaa yhdistämällä samanvärinen kvarkki vastaavan antivärin antikvarkiin, luomalla mesoni , jonka baryoniluku on 0, tai yhdistämällä kolme kolmen eri värin kvarkkia baryoniksi, jonka baryoniluku on +1, tai yhdistämällä kolme antikvarkia (kolmella eri antivärillä) antibaryoniksi , jonka baryoniluku on − yksi. Toinen mahdollisuus on eksoottinen pentakvarkki , joka koostuu 4 kvarkista ja 1 antikvarkista.
Joten järjestelmän kaikkien kvarkkien algebrallinen summa (tai kvarkkien lukumäärän ja antikvarkkien lukumäärän ero) on aina 3:n kerrannainen. Historiallisesti baryoniluku määritettiin kauan ennen nykyisen kvarkkimallin perustamista . Nyt on tarkempaa puhua kvarkkiluvun säilymisestä .
Hiukkasten, jotka eivät sisällä kvarkkeja tai antikvarkeja, baryoniluku on 0. Näitä hiukkasia ovat leptonit , fotonit , W- ja Z -bosonit . Kuten edellä todettiin, nollabaryoniluku luonnehtii kaikkia mesoneja [1] .
Baryoniluku säilyy vakiomallin kaikissa kolmessa vuorovaikutuksessa . Standardimallin puitteissa on olemassa muodollinen mahdollisuus baryoniluvun säilymättä jättämiselle, kun otetaan huomioon niin sanotut kiraaliset poikkeavuudet. Mutta tällaisia prosesseja ei ole koskaan havaittu.
Baryoniluvun säilyminen on nykyään puhtaasti fenomenologinen laki. Sen toteutuminen, joka havaitaan kaikissa tunnetuissa fysikaalisissa prosesseissa, ei seuraa mistään perustavanlaatuisemmista laeista tai symmetrioista (toisin kuin esimerkiksi sähkövarauksen säilymisen laki ). Siten baryoniluvun säilymisen syytä ei vielä tiedetä.
Aikaisemmin baryonilukua kutsuttiin usein baryonipanokseksi. Termi "baryoniluku" on oikeampi, koska baryonivarauksesta peräisin olevia mittakenttiä ei ole löydetty (kuten sähkömagneettinen kenttä, joka on peräisin sähkövarauksesta).
Teoreettisesti luonnossa voi esiintyä vuorovaikutuksia, jotka muuttavat baryonilukua yhdellä ( ΔB = ±1 ) tai kahdella ( ΔB = ±2 ). Ensimmäisessä tapauksessa protonien hajoaminen tulee mahdolliseksi , toisessa neutroni-antineutronivärähtelyt (neutronin spontaani muuttuminen antineutroniksi ja päinvastoin). Näitä prosesseja ei ole vielä havaittu kokeellisesti intensiivisistä etsinnöistä huolimatta. Esimerkki teorioista, jotka eivät säilytä baryoni- (ja lepton- ) lukua, ovat Grand Unification -teoriat . Monissa Suuren yhdistämisen muunnelmissa baryoni- ja leptonilukuja ei pidetä erikseen, vaan niiden ero B - L säilytetään . Näiden lakien rikkominen tulee havaittavaksi reaktioenergioissa Grand Unified -energia-asteikolla ( > 10 15 GeV ). Matalilla energioilla näitä prosesseja tukahduttaa voimakkaasti (vaikkakaan ei ehdottomasti) äärimmäisen suuri mittaribosonien massa, jotka suorittavat vuorovaikutuksia, jotka eivät säilytä baryonilukua. Siten Grand Unified Theoriesissa baryonivarauksen säilyminen on vain tehokas sääntö, joka pätee hyvin alhaisilla energioilla.
Baryoniluvun säilymättömyys on yksi välttämättömistä ehdoista (katso Saharov-olosuhteet ) , jotta universumissamme havaittu baryonien ja antibaryonien välinen epäsymmetria voi tapahtua . Universumin aine sisältää pääasiassa baryoneja, antibaryonien seos on erittäin pieni. Tämä tarkoittaa, että joissakin kosmologisen evoluution alkuvaiheissa tapahtui baryogeneesiprosessi , jossa baryoniluku ei säilynyt.
Katso myös
Muistiinpanot
- ↑ QUARKGLUON PLASMA . Haettu 13. heinäkuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 17. joulukuuta 2015.