En física de partículas , el número bariónico es un número cuántico aditivo estrictamente conservado de un sistema . Se define como
Los quarks no sólo llevan carga eléctrica , sino también cargas como la carga de color y el isospin débil . Debido a un fenómeno conocido como confinamiento de color , un hadrón no puede tener una carga de color neta; es decir, la carga de color total de una partícula tiene que ser cero ("blanca"). Un quark puede tener uno de tres "colores", denominados "rojo", "verde" y "azul"; mientras que un antiquark puede ser "anti-rojo", "anti-verde" o "anti-azul". [1]
Para los hadrones normales, se puede conseguir un color blanco de tres maneras:
El número bariónico se definió mucho antes de que se estableciera el modelo de quarks , por lo que en lugar de cambiar las definiciones, los físicos de partículas simplemente dieron a los quarks un tercio del número bariónico. Hoy en día podría ser más exacto hablar de conservación del número de quarks .
En teoría, los hadrones exóticos se pueden formar añadiendo pares de quarks y antiquarks, siempre que cada par tenga un color/anticolor coincidente. Por ejemplo, un pentaquark (cuatro quarks, un antiquark) podría tener los colores individuales de los quarks: rojo, verde, azul, azul y antiazul. En 2015, la colaboración LHCb en el CERN informó resultados consistentes con los estados de pentaquark en la desintegración de los bariones Lambda inferiores ( Λ0
segundo). [2]
Las partículas sin quarks tienen un número bariónico de cero. Tales partículas son
El número bariónico se conserva en todas las interacciones del Modelo Estándar , con una posible excepción. La conservación se debe a la simetría global del QCD Lagrangiano. [3] 'Conservado' significa que la suma del número bariónico de todas las partículas entrantes es la misma que la suma de los números bariónicos de todas las partículas resultantes de la reacción. La única excepción es la hipótesis de la anomalía de Adler-Bell-Jackiw en las interacciones electrodébiles ; [4] sin embargo, los esfalerons no son tan comunes y podrían ocurrir a altos niveles de energía y temperatura y pueden explicar la bariogénesis y la leptogénesis electrodébiles . Los esfalerones electrodébiles sólo pueden cambiar el número de bariones y/o leptones en 3 o múltiplos de 3 (colisión de tres bariones en tres leptones/antileptones y viceversa). Aún no se ha observado evidencia experimental de esfalerones.
Los conceptos hipotéticos de los modelos de la gran teoría unificada (GUT) y la supersimetría permiten el cambio de un barión en leptones y antiquarks (ver B - L ), violando así la conservación de los números bariónicos y leptónicos . [5] La desintegración de protones sería un ejemplo de tal proceso, pero nunca se ha observado.
La conservación del número bariónico no es coherente con la física de la evaporación de los agujeros negros mediante la radiación de Hawking . [6] Se espera en general que los efectos gravitacionales cuánticos violen la conservación de todas las cargas asociadas a las simetrías globales. [7] La violación de la conservación del número bariónico llevó a John Archibald Wheeler a especular sobre un principio de mutabilidad para todas las propiedades físicas. [8]
En las grandes teorías unificadas se contemplan nuevas interacciones, que permiten desintegraciones comopag+→mi++π0opag+→vµ+π+en el que cambian el número bariónico y el número leptónico.
