Барионы (от греч. barys — тяжёлый), группа тяжёлых элементарных частиц с полуцелым спином и массой не меньше массы протона. К Барионы относятся протон и нейтрон (частицы, образующие атомные ядра), гипероны, а также барионные резонансы. Название «Б» связано с тем, что самый лёгкий из них — протон — в 1836 раз тяжелее электрона.

  Единственным стабильным Барионы является протон; все остальные Барионы нестабильны и путём последовательных распадов превращаются в протон и лёгкие частицы. (Нейтрон в свободном состоянии — нестабильная частица, однако, в связанном состоянии внутри атомных ядер он стабилен.)

  Барионы участвуют во всех известных элементарных взаимодействиях: сильном, электромагнитном, слабом и гравитационном (см. Элементарные частицы. Тяготение). Наличие у Барионы сильного взаимодействия приводит к тому, что они активно взаимодействуют с атомными ядрами.

  В любых ядерных реакциях, при любых взаимодействиях Барионы (при энергиях ниже порога рождения антибарионов) их общее число остаётся неизменным. Так, в процессах бета-распада нейтроны и протоны в ядрах могут превращаться друг в друга (с испусканием электронов и нейтрино или их античастиц), но их суммарное число всегда сохраняется. В результате распада Барионы обязательно образуется Барионы Никогда не наблюдались процессы, в которых Барионы переходили бы в более лёгкие частицы без испускания Барионы Например, не наблюдается процесс распада протона на позитрон и фотон, или захват атомного электрона протоном ядра с испусканием двух фотонов, или превращение нейтрона в электрон и положительно заряженный пи-мезон, хотя все эти процессы допустимы с точки зрения законов сохранения электрического заряда, энергии, импульса и момента количества движения (существование таких процессов приводило бы к нестабильности вещества).

  Подмеченные закономерности были сформулированы в виде закона сохранения числа Барионы Этому закону можно придать форму, напоминающую закон сохранения электрического заряда, если приписать Барионы специфический заряд — так называемый барионный заряд (В), считая, что у лёгких частиц (фотонов, нейтрино, электронов, мезонов) он отсутствует (В = 0). Тогда закон сохранения числа Барионы принимает вид закона сохранения барионного заряда.

  При взаимодействии Барионы очень высоких энергий возможно рождение антибарионов. Закон сохранения числа Барионы, или барионного заряда, обобщается на процессы с участием антибарионов, если принять, что барионные заряды антибариона и Барионы противоположны по знаку (как это и следует из общих принципов квантовой теории поля). Если барионный заряд Барионы положить равным единице (B = 1), то у антибарионов В = -1, а барионный заряд системы частиц просто равен разности числа Барионы и антибарионов в этой системе. Одним из проявлений закона сохранения барионного заряда является то, что рождение антибариона обязательно сопровождается рождением дополнительного Барионы (см. Аннигиляция и рождение пар).

Высказывается гипотеза о существовании глубокой аналогии между электрическим и барионным зарядами. Подобно тому, как электрический заряд является источником электромагнитного поля, барионный заряд можно рассматривать как источник поля сильного взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие заряженных частиц осуществляется благодаря их обмену незаряженными частицами — фотонами; аналогично сильное взаимодействие Барионы, например протонов и нейтронов, обусловлено их обменом мезонами — частицами, лишёнными барионного заряда.

  Таблицу Барионы и их систематику см. в ст. Элементарные частицы.

 

  Лит. см. при ст. Элементарные частицы.

  С. С. Герштейн.