מספר באריוני

בפיזיקת חלקיקים, מספר באריוני הוא מספר קוונטי משתמר של מערכת נתונה ברוב התהליכים, והוא מוגדר על-ידי
$B={\frac {1}{3}}\left(n_{\text{q}}-n_{\bar {\text{q}}}\right)$, כאשר $n_{\text{q}}$ הוא מספר הקווארקים ו-$n_{\bar {\text{q}}}$ הוא מספר האנטי-קווארקים, כלומר אנטי חלקיקים של הקווארקים.

לדוגמה, לפרוטון, המורכב מ-3 קווארקים, יש מספר באריוני של 1.

המספר הבאריוני הוגדר זמן רב לפני שמודל הקווארקים היה מקובל. מאוחר יותר, במקום לשנות את ההגדרות הקיימות, פשוט הגדירו לקווארקים מספר באריוני של שליש. מדויק יותר לדבר על שימור "מספר קווארקי", אך לרוב, בשל המוסכמה, ממשיכים להשתמש במושג "מספר באריוני".

הסבר למספר באריוני שלם

קווארקים נושאים לא רק מטען חשמלי, אלא גם מטענים פיזיקליים נוספים, כגון מטען צבע ואיזוספין חלש. עקב תופעה הנקראת "כליאה", האדרון לא יכול להיות בעל מטען צבע כולל השונה מאפס. כלומר, סך מטען הצבע של כל החלקיקים המרכיבים האדרון חייב להתאפס (צבע "לבן"). קווארק יכול לקבל אחד משלושה צבעים - "אדום", "ירוק" או "כחול".

עבור האדרונים נורמליים, צבע לבן יכול להתקבל באחת משלוש דרכים:

• קווארק בעל צבע מסוים עם אנטי-קווארק בעל אנטי-צבע מתאים. התוצאה היא מזון עם מספר באריוני כולל 0.
• שלושה קווארקים בעלי צבעים שונים - באריון, עם מספר באריוני (1+).
• שלושה אנטי-קווארקים - אנטי-באריון, ומספר באריוני (1-).

האדרונים אקזוטיים (טטראקווארקים או פנטאקווארקים) גם מסווגים כבאריונים או מזונים, לפי המספר הבאריוני שלהם. באופן תאורטי, חלקיקים אלה יכולים להיווצר על ידי הוספת זוג קווארק ואנטי-קווארק, כך שכל זוג מכיל צבע ואנטי-צבע מתאים. לדוגמה, הפנטאקווארק, המורכב מארבעה קווארקים ואנטי-קווארק יחיד, יכיל את הצבעים אדום, ירוק, כחול, כחול ואנטי-כחול.

התוצאה של כללים אלה היא שעבור החלקיקים המוכרים כיום, מספר באריוני יכול לקבל רק אחד משלושת הערכים השלמים 1-, 0, 1+.

חלקיקים עם מספר באריוני אפס

מלבד מזונים, ישנם חלקיקים נוספים בעלי מספר באריוני אפס. אלו הם החלקיקים שאינם מורכבים מקווארקים כלל, כגון הלפטונים השונים, הפוטון, וגם בוזוני W ו-Z. כמו כן, גם הגרביטון, שקיומו טרם הוכח, הוא בעל מספר באריוני 0, מכיוון שלפי התאוריות המקובלות אינו מורכב מקוורקים.

שימור ושבירת שימור

המספר הבאריוני משתמר כמעט בכל האינטראקציות של המודל הסטנדרטי. כלומר, סכום המספרים הבאריוניים של כל החלקיקים בתחילת האינטראקציה זהה לסכום זה עבור החלקיקים בסופה.

יוצאת מן הכלל היא האנומליה הכיראלית, בה נשבר שימור של מספר באריוני. עם זאת, ספלרונים (פתרונות קבועים של משוואות השדה האלקטרו-חלש במסגרת המודל הסטנדרטי) הם נדירים ויכולים לשנות את המספר הבאריוני רק בקפיצות של 3.

התאוריה המאוחדת הגדולה מאפשרת הפיכה של באריון למספר לפטונים, אינטראקציה המהווה הפרה של שימור המספרים הבאריוני והלפטוני. דעיכת פרוטון יכולה להיות דוגמה של תהליך כזה.