Baryon
Um bárion é, na física de partículas , uma categoria de partícula composta (ou seja, não elementar ) composta por três quarks , cujos representantes mais conhecidos são o próton e o nêutron .
O termo "baryon" vem do grego barys, que significa "pesado"; refere-se ao fato de que os bárions são geralmente mais pesados do que outros tipos de partículas.
Características
Os bárions pertencem à família dos hadrões e são compostos por três quarks . Seu spin meio-inteiro os classifica na categoria férmion .
Como hádrons, os bárions são sensíveis a uma interação forte .
Como férmions, eles estão sujeitos ao princípio de exclusão de Pauli e descritos pelas estatísticas de Fermi-Dirac .
Cada um dos bárions tem sua própria antipartícula , antibárions , que são formados por três antiquarks.
Famílias
Dos seis sabores de quarks que existem, apenas os cinco mais leves ( u , d , s , c e b ) podem fazer parte de um bárion, o último quark ( t ) tendo, de acordo com o modelo padrão , uma duração de vida também curto para hadronize.
Os bárions mais comuns são núcleons , ou seja, prótons e nêutrons . Além dessas, diferentes famílias de bárions (Δ, Λ, Σ, Ξ, Ω) foram observadas. Essas famílias são diferenciadas pelos sabores dos quarks que as constituem, mais precisamente:
- o número de quark 1 r geração ( u e d ) e, por conseguinte, o número de quark geração superior ( s , c e b ) o número total de quark sempre o valor de três;
- a isospin I.
Foram, por ordem do número de quark descendente 1 r geração, e em caso de igualdade, por isospin ascendente:
- Os núcleos , isospin I = 1/2, são compostas por três quark 1 r geração, pelo menos um quark u e quark d . O próton é considerado estável (sua vida útil é superior a 10 33 segundos). O nêutron tem uma vida útil de 886 s.
- Os bariones Delta (Δ ++ , Δ + , Δ 0 , Δ - ), isospin I = 3/2, são também composto por três quark 1 r geração e decomposição para um peão e um protão ou um neutrão.
- Os bárions Lambda (Λ 0 , Λ + c , Λ 0 b ) isospin I = 0 são compostos por um quark u , um quark d e uma geração maior de quark. A descoberta de Λ 0 foi a primeira observação experimental do quark s .
- Os bariones Sigma (Σ + , Σ 0 , Σ - , Σ ++ C , Σ + c , Σ 0 C , Σ + b , Σ 0 b , Σ - b ) isospin i = 1, são compostos de duas quark 1 r geração e uma geração maior de quark.
- Os bariones Xi (Ç 0 , Ç - , Ξ + c , Ξ 0 c , ...), isospin I = 1/2, são compostas por um quark 1 r geração e dois quark geração superior. Ξ 0 , composto de um quark u e dois quarks s , decai em um Λ 0 e um píon neutro, que decai rapidamente em um elétron e um pósitron ; essas duas partículas se aniquilam imediatamente pela produção de raios gama .
- Os bárions Omega (Ω - , Ω 0 c , Ω - b , ...), isospin I = 0, são compostos por três quark de geração superior. O bárion Ω - é composto por três quarks s , sua descoberta foi um sucesso no estudo dos quarks, sua massa e seus produtos de decaimento tendo sido corretamente determinados antes deste.
Bárions compostas por pelo menos um s quark são chamados híperons .
Os bárions exóticos são partículas compostas por três quarks e partículas adicionais (que também podem ser quarks). Os pentaquarks , que teriam sido observados por alguns experimentos recentes em física de partículas, estão incluídos. Esses pentaquarks são compostos por 4 quarks e um antiquark. Por exemplo, o Θ (1540) + consistiria em dois quarks u , dois quarks d e um antiquark . A existência de pentaquarks ainda é controversa.
Um experimento (Abril de 2005) do laboratório de Jefferson, que deveria destacar os pentaquarks, nada deu e, portanto, parece questionar sua existência [1] .
Matéria bariônica
O termo "matéria bariônica" denota matéria composta principalmente de bárions (como uma porcentagem da massa total). Isso inclui átomos e, portanto, praticamente toda a matéria comum.
Por outro lado, a matéria não bariônica é a antítese exata, ou seja, a matéria que não é composta de bárions. Em termos absolutos, isso diz respeito a neutrinos , fótons e elétrons , mas o termo é geralmente reservado para matéria "exótica" - e altamente especulativa - como matéria escura não bariônica, partículas supersimétricas e axiões e constituintes. A distinção entre matéria bariônica e não bariônica é importante na cosmologia porque a matéria escura não bariônica se comportaria significativamente diferente da matéria bariônica. Em particular, ele não interagiria com a radiação eletromagnética e, portanto, seria, como seu nome "preto" indica, difícil de detectar experimentalmente.
A própria existência de bárions é um problema clássico em cosmologia. É geralmente assumido que o Big Bang produziu inicialmente quantidades iguais de bárions e antibárions . O processo que fez com que os bárions superassem o número de suas antipartículas é chamado de bariogênese .
Listagem
Esta tabela apresenta as características de alguns bárions. Não é exaustivo.
| Família | Símbolo | Quarks | Massa em repouso ( MeV . C -2 ) |
Rodar |
Filler ( e ) |
Estranheza | Charme |
Vida ( s ) |
Desintegração |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Próton | p | uud | 938,3 | 1/2 | +1 | 0 | 0 | Estábulo | n + e + + (núcleos radioativos) |
| Nêutron | não | udd | 939,6 | 1/2 | 0 | 0 | 0 | 880,3 | p + e - + |
| Delta | Δ ++ | uuu | 1 232 | 3/2 | +2 | 0 | 0 | 0,6 × 10 -23 | π + + p |
| Delta | Δ + | uud | 1 232 | 3/2 | +1 | 0 | 0 | 0,6 × 10 -23 | π + + n π 0 + p |
| Delta | Δ 0 | udd | 1 232 | 3/2 | 0 | 0 | 0 | 0,6 × 10 -23 | π 0 + n π - + p |
| Delta | Δ - | ddd | 1 232 | 3/2 | -1 | 0 | 0 | 0,6 × 10 -23 | π - + n |
| Lambda | Λ 0 | uds | 1115,7 | 1/2 | 0 | -1 | 0 | 2,63 × 10 -10 | π - + p π 0 + n |
| Lambda | Λ + c | udc | 2284,9 | 1/2 | +1 | 0 | +1 | 2,0 × 10 -13 | |
| Lambda | Λ 0 b | udb | 5 624 | 1/2 | 0 | 0 | 0 | 1,2 × 10 -12 | |
| Sigma | Σ + | uus | 1.189,4 | 1/2 | +1 | -1 | 0 | 0,8 × 10 -10 | π 0 + p π + + n |
| Sigma | Σ 0 | uds | 1 192,6 | 1/2 | 0 | -1 | 0 | 7,4 × 10 -20 | Λ 0 + γ |
| Sigma | Σ - | dds | 1.197,4 | 1/2 | -1 | -1 | 0 | 1,5 × 10 -10 | π - + n |
| XI | Ξ 0 | uss | 1314,8 | 1/2 | 0 | -2 | 0 | 2,9 × 10 -10 | Λ 0 + π 0 |
| XI | Ξ - | dss | 1321,3 | 1/2 | -1 | -2 | 0 | 1,6 × 10 -10 | Λ 0 + π - |
| XI | Ξ 0 c | dsc | 2471,8 | 3/2 | 0 | -1 | +1 | 1,1 × 10 -13 | |
| XI | Ξ + c | usc | 2466,3 | 3/2 | +1 | -1 | +1 | 4,4 × 10 -13 | |
| Ómega | Ω - | sss | 1672,4 | 3/2 | -1 | -3 | 0 | 0,82 × 10 -10 | Λ 0 + K- Ξ 0 + π - |
| Ómega | Ω 0 c | ssc | 2.697,5 | 1/2 | 0 | -2 | +1 | 6,9 × 10 -14 |
Notas e referências
- Para neutrões livres ; em núcleos atômicos comuns, o nêutron é estável.
- Existe também uma forma de matéria escura bariônica constituída de matéria comum, mas que pouco ou nada interage com a luz. Podemos citar, por exemplo, MACHOs e anãs marrons .
- Para nêutrons livres ; em núcleos atômicos comuns, o nêutron é estável.
Veja também
Bibliografia
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Artigos relacionados
- Bárion exótico
- Número bariônico
- Modelo padrão (física de partículas)
- Física de partículas
- Pentaquark