Número bariónico
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 26 de mayo de 2021; las comprobaciones requieren 2 ediciones .El número bariónico (carga bariónica) es un número cuántico aditivo conservado en la física de partículas elementales que determina el número de bariones en un sistema. Se define como:
dónde
es el número de quarks y es el número de antiquarks .
La división por tres está presente porque, según las leyes de interacción fuerte, la carga de color total de la partícula debe ser cero ("blanco"), ver confinamiento . Esto se puede lograr combinando un quark del mismo color con un antiquark del anticolor correspondiente, creando un mesón con un número bariónico de 0, o combinando tres quarks de tres colores diferentes en un barión con un número bariónico +1, o combinando tres antiquarks (con tres anticolores diferentes) en un antibarión con un número bariónico − uno. Otra posibilidad es un pentaquark exótico , que consta de 4 quarks y 1 antiquark.
Entonces, la suma algebraica de todos los quarks en un sistema (o la diferencia entre el número de quarks y el número de antiquarks) es siempre un múltiplo de 3. Históricamente, el número de bariones se determinó mucho antes de que se estableciera el modelo de quarks actual . Ahora es más exacto hablar de la conservación del número de quarks .
Las partículas que no contienen quarks o antiquarks tienen un número bariónico de 0. Estas son partículas como leptones , fotones , bosones W y Z. Como se señaló anteriormente, el número bariónico cero caracteriza a todos los mesones [1] .
El número bariónico se conserva en las tres interacciones del modelo estándar . En el marco del Modelo Estándar, existe una posibilidad formal de no conservación del número bariónico al tener en cuenta las llamadas anomalías quirales. Pero tales procesos nunca han sido observados.
La conservación del número bariónico es hoy una ley puramente fenomenológica. Su cumplimiento, observado en todos los procesos físicos conocidos, no se sigue de leyes o simetrías más fundamentales (a diferencia, por ejemplo, de la ley de conservación de la carga eléctrica ). Por lo tanto, aún se desconoce el motivo de la conservación del número bariónico.
Anteriormente, el número bariónico a menudo se llamaba carga bariónica. El término "número bariónico" es más correcto, ya que no se han encontrado campos de calibre que se originen a partir de una carga bariónica (como un campo electromagnético que se origina a partir de una carga eléctrica).
Teóricamente, pueden existir interacciones en la naturaleza que cambien el número bariónico por uno ( Δ B = ±1 ) o por dos ( Δ B = ±2 ). En el primer caso, se hace posible la desintegración del protón , en el segundo, las oscilaciones neutrón-antineutrón (transformación espontánea de un neutrón en un antineutrón y viceversa). Estos procesos aún no se han observado experimentalmente, a pesar de búsquedas intensivas. Un ejemplo de teorías que no conservan el número de bariones (y leptones ) son las teorías de la Gran Unificación . En muchas variantes de la Gran Unificación, los números de bariones y leptones no se mantienen por separado, sino que se mantiene su diferencia B - L. La violación de estas leyes se vuelve perceptible en energías de reacción en la escala de energía Gran Unificada ( > 10 15 GeV ). A bajas energías, estos procesos son fuertemente (aunque no absolutamente) suprimidos por la masa extremadamente grande de bosones de calibre, que llevan a cabo interacciones que no conservan el número bariónico. Por lo tanto, en las Grandes Teorías Unificadas, la conservación de la carga bariónica es solo una regla eficiente que se cumple bien a bajas energías.
La no conservación del número bariónico es una de las condiciones necesarias (ver Condiciones de Sajarov ) para que se produzca la asimetría entre bariones y antibariones observada en nuestro Universo . La materia del Universo contiene principalmente bariones, la mezcla de antibariones es extremadamente pequeña. Esto significa que en algunas de las primeras etapas de la evolución cosmológica ocurrió un proceso de bariogénesis sin conservación del número bariónico.
Véase también
Notas
- ↑ PLASMA DE QUARK-GLUON . Consultado el 13 de julio de 2014. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2015.