 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июль 2013 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
| Вкус в физике элементарных частиц |
|---|
| Квантовые числа вкуса |
|
| Связанные квантовые числа |
|
| Комбинации |
|
| Смешивание вкусов |
В физике элементарных частиц , то барионное число является строго сохраняется аддитивная квантовое число системы. Он определяется как
где n q - количество кварков , а n q - количество антикварков . Барионы (три кварка) имеют барионное число +1, мезоны (один кварк, один антикварк) имеют барионное число 0, а антибарионы (три антикварка) имеют барионное число -1. Экзотические адроны, такие как пентакварки (четыре кварка, один антикварк) и тетракварки (два кварка, два антикварка), также классифицируются как барионы и мезоны в зависимости от их барионного числа.
Барионное число против кваркового числа [ править ]
Кварки несут не только электрический заряд , но и такие заряды , как цветной заряд и слабый изоспин . Из-за явления, известного как ограничение цвета , адрон не может иметь чистый цветной заряд; то есть общий цветовой заряд частицы должен быть равен нулю («белый»). Кварк может иметь один из трех «цветов»: красный, зеленый и синий; в то время как антикварк может быть "анти-красным", "анти-зеленым" или "анти-синим".
Таким образом, для нормальных адронов белый цвет может быть получен одним из трех способов:
- Одноцветный кварк с антикварком соответствующего антицвета, дающий мезон с барионным числом 0,
- Три кварка разного цвета, дающие барион с барионным числом +1,
- Три антикварка разных антицветов, дающие антибарион с барионным числом -1.
Барионное число было определено задолго до того, как была установлена модель кварков , поэтому вместо того, чтобы изменять определения, физики элементарных частиц просто дали кваркам одну треть барионного числа. В наши дни правильнее было бы говорить о сохранении числа кварков .
Теоретически экзотические адроны могут быть образованы путем добавления пар кварков и антикварков при условии, что каждая пара имеет соответствующий цвет / антицвет. Например, пентакварк (четыре кварка, один антикварк) может иметь отдельные кварковые цвета: красный, зеленый, синий, синий и антисиний. В 2015 году коллаборация LHCb в ЦЕРН сообщила о результатах, согласующихся с состояниями пентакварков в распаде нижних лямбда-барионов ( Λ0
б). [1]
Частицы, не состоящие из кварков [ править ]
Частицы без кварков имеют нулевое барионное число. Такие частицы
- лептоны - электрон , мюон , тауон и соответствующие им нейтрино
- векторные бозоны - фотон , W- и Z-бозоны , глюоны
- Бозон Хиггса - единственный известный фундаментальный скалярный бозон
- гравитон - гипотетический тензорный бозон
Сохранение [ править ]
Барионное число сохраняется во всех взаимодействиях в стандартной модели с одним возможным исключением. «Сохранение» означает, что сумма барионных чисел всех поступающих частиц равна сумме барионных чисел всех частиц, образующихся в результате реакции. Единственным исключением является предполагаемая аномалия Адлера – Белла – Джекива в электрослабых взаимодействиях ; [2] однако сфалероны встречаются не так уж часто и могут возникать при высоких энергетических и температурных уровнях и могут объяснять электрослабый бариогенез и лептогенез.. Электрослабые сфалероны могут изменять барионное и / или лептонное число только на 3 или кратные 3 (столкновение трех барионов на три лептона / антилептона и наоборот). Никаких экспериментальных свидетельств существования сфалеронов пока не наблюдалось.
Гипотетические концепции моделей теории великого объединения (GUT) и суперсимметрии допускают превращение бариона в лептоны и антикварки (см. B - L ), тем самым нарушая сохранение как барионных, так и лептонных чисел . [3] Распад протона был бы примером такого процесса, но никогда не наблюдался.
Сохранение барионного числа не согласуется с физикой испарения черных дыр через излучение Хокинга . [4] В целом ожидается, что квантовые гравитационные эффекты нарушают сохранение всех зарядов, связанных с глобальными симметриями. [5] Нарушение сохранения барионного числа привело Джона Арчибальда Уиллера к размышлениям о принципе изменчивости всех физических свойств. [6]
См. Также [ править ]
- Число лептона
- Вкус (физика элементарных частиц)
- Изоспин
- Гиперзаряд
- Распад протона
- B - L
Ссылки [ править ]
- ^ R. Aaij et al. ( Коллаборация LHCb ) (2015). "Наблюдение резонансов J / ψp, согласующихся с состояниями пентакварка в Λ0
б→ Дж / фк - стр . Распадах» Physical Review Letters . 115 (7): 072001. Arxiv : +1507,03414 . Bibcode : 2015PhRvL.115g2001A . DOI : 10,1103 / PhysRevLett.115.072001 . PMID 26317714 . S2CID 119204136 . - ^ Г. 'т Хоофт, "Симметрия, прорывающаяся через аномалии Белла-Джекива", Phys. Rev. Lett. 37 (1976) 8
- ^ Гриффитс, Дэвид (2008). Введение в элементарные частицы (2-е изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. п. 77. ISBN 9783527618477.
В теориях великого объединения рассматриваются новые взаимодействия, допускающие такие распады, какп+ → е+ + π0 или же п+ → νμ + π+ в котором изменяются барионное число и лептонное число.
CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка ) - ^ Харлоу, Дэниел и Оогури, Хироси "," Симметрии в квантовой теории поля и квантовой гравитации ", hep-th 1810.05338 (2018)
- ^ Калош, Рената и Линде, Андрей Д. и Линде, Дмитрий А. и Сасскинд, Леонард "," Гравитация и глобальные симметрии ", Phys. Rev. D 52 (1995) 912-935
- ^ Кип С. Торн , изд. (28 октября 1985 г.), "Джон Арчибальд Уиллер: несколько ярких моментов его вклада в физику", Между квантом и космосом , стр. 9
