к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Барионное число

Барионное число (барионный заряд), В,- характеристика частиц (и систем частиц), отражающая установленный на опыте закон сохранения "тяжёлых" частиц - барионов .Понятие "барионное число" введено в 1938 Э. Штюкельбергом для объяснения стабильности протона, поскольку законы сохранения энергии-импульса, момента кол-ва движения И электрич. заряда не могут "запретить" возможности распада протона на более лёгкие частицы (напр., по каналам: 111999-351.jpg,111999-352.jpg ) или аннигиляции протонов в ядрах (напр., 111999-353.jpg ).

Отсутствие в природе таких переходов можно объяснить наличием у протона особого "заряда" - барионного числа, закон сохранения которого "запрещает" распад протона на мезоны и лептоны, не имеющие барионного числа. Подобно электрич. заряду, барионное число следует считать аддитивной величиной, причём барионное число частиц и античастиц должны быть равны по абс. величине и противоположны по знаку.

Используя предположение о сохранении барионного числа, можно однозначно установить его величину для всех др. частиц по их распадам. Напр., из наблюдения распадов

111999-354.jpg

111999-355.jpg следует, что нейтрон,111999-356.jpg гипероны и111999-357.jpg-резонанс имеют барионные числа, равные барионному числу протона, а 111999-358.jpg - и 111999-359.jpg - мезоны - нулевые барионные числа. Совокупность эксперим. данных подтверждает отсутствие переходов с нарушением закона сохранения барионного числа не только для протона, но и для всех остальных частиц (напр., отсутствие распада 111999-360.jpg ). Принимая условно барионное число протона за +1 (антипротона за -1), можно сформулировать закон сохранения барионного числа как закон сохранения числа барионов: во всех процессах разность общего числа барионов и общего числа антибарионов сохраняется.

Все частицы, наблюдавшиеся в свободном состоянии, имеют целые барионные числа, т. е. кратные барионные числа протона. Вместе с тем составляющим адронов - кваркам приписываются дробные барионные числа, равные111999-361.jpg. (Следует, однако, отметить теоретич. возможность приписывать цветным кваркам и целые барионные числа; см. Кварки.)

Математически закон сохранения барионного числа может быть получен из предположения о том, что лагранжиан взаимодействующих полей инвариантен относительно след. преобразования полей всех частиц:

111999-362.jpg (1)

(* означает комплексное сопряжение), где Bа - барионное число частицы, отвечающей полю 111999-363.jpg - произвольная постоянная, т. е. из предположения о существовании глобальной симметрии U(1). Теоретич. возможность существования у лагранжиана локальной симметрии U(1), т. е. инвариантности относительно преобразования (1) с величиной111999-364.jpg, являющейся произвольной функцией пространственно-временной точки, приводила бы к существованию безмассового калибровочного поля (т. е. калибровочного поля, кванты к-рого имеют нулевую массу), источником к-рого было бы барионное число. В этом случае барионное число играло бы роль "заряда", создающего особое поле - поле "барионных фотонов", а между барионами существовали бы особые дальнодействующие силы. Совр. эксперименты не обнаруживают таких сил.

Из опытов, доказывающих равенство инертной и гравитац. масс с точностью до 10-12, следует, что константа взаимодействия барионов с полем "барионных фотонов" (если бы оно существовало) должна быть, по крайней мере, на 45 порядков меньше константы эл--магн. взаимодействия 111999-365.jpg1/137. Отсутствие безмассового калибровочного поля, отвечающего барионному числу, т. е. отсутствие локальной симметрии, указывает на принципиальное различие между барионным числом и электрич. зарядом, обладающим точным законом сохранения. Это может служить указанием на приближённый характер закона сохранения барионного числа.

В нек-рых моделях т. н. великого объединения слабого, эл--магн. и сильного взаимодействий предсказывается возможность нарушения закона сохранения барионного числа и, следовательно, возможность распада протона (напр., 111999-366.jpg ) или осцилляции нейтрона111999-367.jpg Такой приближённый характер сохранения барионного числа не представляется чем-то исключительным, поскольку известны др. величины (странность, очарование и др.), к-рые сохраняются в сильном и эл--магн. взаимодействиях, но нарушаются в слабом. За нарушение барионного числа в моделях великого объединения оказываются ответственными "сверхслабые" взаимодействия, переносимые калибровочными полями, кванты к-рых из-за спонтанного нарушения симметрии приобретают массы, на много порядков превышающие массы промежуточных векторных бозонов - переносчиков слабого взаимодействия 111999-368.jpg или сверхтяжёлые Хиггса бозоны.

Существуют гипотезы о том, что нестабильность протона может объяснить наблюдаемую барионную асимметрию Вселенной. В связи с фундам. значением вопроса о стабильности протона готовятся опыты, в к-рых можно будет зарегистрировать распад протона, при условии, что его время жизни окажется меньше 1033- 1034 лет (эксперим. предел на время жизни протона 111999-369.jpg лет).

Литература по барионному числу

  1. Stueckelberg E., Die Wechselwirkungkrafte in der Elektrodynamik und m der Feldthpone der Kеrnkrafte; "Helv. phys. acta", 1938, B. 11, S. 225;
к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution