Барионное число. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

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:

) или аннигиляции протонов в ядрах (напр.,

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

следует, что нейтрон,

гипероны и

-резонанс имеют барионные числа, равные барионному числу протона, а

- и

- 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

). 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, равные

. (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:

(* означает комплексное сопряжение), где B_а - барионное число частицы, отвечающей полю

- 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 величиной

, 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

1/137. 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.,

) или осцилляции нейтрона

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

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

лет).

Литература по барионному числу

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.