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 последоват. 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) 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), но их суммарное число всегда сохраняется. В
результате распада Б. обязательно образуется Б. Никогда не наблюдались
процессы, в к-рых 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 электрич.
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 электрич. заряда, если приписать Б. специфич. заряд -
т. н. 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). Если барионный заряд
Б. положить равным единице (В = 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 дополнит. Б. (см. Аннигиляция и рождение пар).
Высказывается гипотеза о существовании
глубокой аналогии между электрическим и барионным зарядами. Подобно, тому,
как электрич. заряд является источником электромагнитного поля, барионный
заряд можно рассматривать как источник поля сильного взаимодействия. Электромагнитное
взаимодействие заряженных частиц осуществляется благодаря их обмену незаряж.
частицами -фотонами; аналогично сильное взаимодействие Б., напр. 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.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я