Закон сохранения барионного числа

Аромат в физике элементарных частиц

Ароматы и квантовые числа: Лептонное число: L Барионное число: B Странность: S Очарование: C Прелесть: B' Истинность: T Изоспин: I или Iz Слабый изоспин: Tz Электрический заряд: Q Комбинации: Гиперзаряд: Y Y=2(Q-Iz) Y=B+S+C+B'+T Слабый гиперзаряд: YW YW=2(Q-Tz) YW=B−L См. также: CPT-инвариантность CKM-матрица CP-инвариантность Хиральность

В физике элементарных частиц барионное число — это приблизительно сохраняемое квантовое число системы. Оно определяется как:

$B = \frac{N_q - N_{\overline{q}}}{3}$

где

$N_q \$ — количество кварков и

$N_{\overline{q}}$ — количество антикварков.

Почему присутствует деление на три? По законам сильного взаимодействия полный цветовой заряд частицы должен быть нулевым («белым»), (см. конфайнмент). Этого можно добиться соединением кварка одного цвета с антикварком соответствующего антицвета, создав мезон с барионным числом 0, либо соединением трех кварков в барион с барионным числом +1, либо соединением трех антикварков в антибарион с барионным числом −1. Другая возможность — это экзотический пентакварк, состоящий из 4 кварков и 1 антикварка.

Итак, кварки всегда присутствуют тройками, если считать антикварк за «отрицательный кварк». Исторически барионное число было определено задолго до того, как установилась сегодняшняя кварковая модель — так что вместо изменения определения физики просто разделили давно известное квантовое число на три. Теперь более точно говорить о сохранении кваркового числа.

Частицы, не содержащие кварков или антикварков, имеют барионное число, равное 0. Это такие частицы, как лептоны, фотон, W и Z бозоны.

Барионное число приблизительно сохраняется во всех взаимодействиях Стандартной модели. Исключение — это хиральная аномалия. Также известно, что электрослабые сфалероны нарушают закон сохранения барионного числа.

«Сохранение» означает, что сумма барионных чисел всех частиц в начале реакции равна сумме барионных чисел всех частиц в конце реакции.

Нарушение закона сохранения барионного числа может привести к распаду протона, но только если барионное число изменится на единицу.

До сих пор являющаяся лишь гипотезой идея теории великого объединения позволяет превратить барион в пучок лептонов, тем самым нарушив законы сохранения лептонного и барионного чисел. Если бы распад протона был зарегистрирован, он явился бы примером такого процесса.

См. также

• распад протона
• лептонное число
• B-L
• аромат (физика)
• изоспин
• гиперзаряд