En baryon er sub-atomar partikel, der består af tre kvarker eller tre anti-kvarker. Sammen med mesonerne udgør baryoner hadronerne, som er partikler, der påvirkes af den stærke kernekraft. Baryoner har typisk en radius på én femtometer eller lidt under. De mest velkendte baryoner er protoner og neutroner, der tilsammen er byggesten for alle atomkerner.

Faktaboks

Etymologi
Ordet er opfundet af den hollandsk-amerikanske fysiker Abraham Pais. Det består af de græske elementer bary- 'tung' og -on; da navnet blev givet, var baryonerne de tungeste partikler, man havde opdaget.

Der findes flere hundrede mulige kombinationer af kvarker, som alle kan give forskellige baryoner. Alle – på nær protonen – er ustabile.

Baryoners henfald og baryontallet

Den letteste baryon – protonen – er stabil, og henfalder ikke. Alle andre baryoner henfalder til en proton plus andre partikler. For eksempel henfalder neutronen til en proton, en elektron og en neutrino. I henfald skal baryontallet, der er +1 for alle baryoner og -1 for alle anti-baryoner, altid være bevaret i interaktioner. Derfor ender henfaldskæder af baryoner altid med protoner.

De fleste baryoner henfalder ved, at én af kvarkerne henfalder til en lettere kvark ved hjælp af den svage kernekraft. Deres levetid er derfor i størrelsesordenen 10-10 sekunder, dog kortere for tunge baryoner med charme- (c) eller bund- (b) kvarker. Den tungeste kvark, top-kvarken, er for tung til at danne hadroner.

Bevarelse af baryontallet er en naturlov, der bunder i én af standardmodellens symmetrier. Alle interaktioner skal derfor opfylde denne. Hvis man for eksempel har baryontal 2 i begyndelsen af en reaktion – det kunne være to protoner, der stødes sammen ved LHC – skal baryontallet også være 2 efterfølgende. Det betyder ikke, at der ikke kan skabes flere baryoner under reaktionen, men de skal så alle skabes sammen med en tilsvarende anti-baryon (der har baryontal -1) for at bevare det samlede baryontal.

Denne naturlov ligger bag en af partikelfysikkens store mysterier. Hvis baryontallet ved Big Bang var 0, skal der være skabt lige mange baryoner og anti-baryoner. Men i dag vi ser kun baryoner – i form af protoner. Så hvor er alle anti-baryonerne blevet af? Der er flere eksperimenter, som forsøger at løse dette problem, men svaret er endnu ukendt.

Baryonfamilier og navne

For at holde styr på de mange forskellige typer baryoner har man inddelt dem i familier og givet dem navne derefter. Familierne er baseret på deres isospin og hvilke kvarker, de indeholder. Der er 4 regler for at identificere baryonerne i de mest almindelige konfigurationer:

  1. Baryoner med kombinationer af 3 op- eller ned-kvarker kaldes nukleoner, hvis de har isospin ½, og Δ (Delta), hvis de har isospin 3/2.
  2. Baryoner med 2 op- eller ned-kvarker kaldes Λ (Lambda), hvis de har isospin 0, og Σ (Sigma), hvis de har isospin 1. Hvis den tredje kvark er en s-kvark, tilføjes der ikke noget, men hvis det er en c- eller b-kvark, tilføjes kvarknavnet, så fx Λc består af én op-kvark, én ned-kvark og én c-kvark.
  3. Baryoner med bare én enkelt op- eller ned-kvark kaldes Ξ (Xi). Igen kan andelen af tunge kvarker angives med en eller flere tilføjelser som ovenfor; fx består Ξcc af én op-kvark og to c-kvarker.
  4. Baryoner uden op- eller ned-kvarker kaldes Ω (Omega) med samme princip som ovenfor. Derfor benævnes tilstanden af tre s-kvarker bare Ω, mens tre c-kvarker er Ωccc.

Som en ekstra navngivningsregel kaldes baryoner med s-kvarker ofte for hyperoner som samlebetegnelse.

Læs mere i Den Store Danske

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig