Barione

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La combinazione dei tre quark: u, d ed s con uno spin totale di 3/2 chiamata decupletto barionico.
L'ottetto dei barioni con spin pari a 1/2.

I barioni sono un gruppo di particelle subatomiche composte costituite da tre quark.

Insieme ai mesoni (particelle composte di un quark e un antiquark) fanno parte della famiglia degli adroni, che comprende tutte le particelle formate da quark e soggette perciò alla forza nucleare forte.

Caratteristiche generali[modifica | modifica sorgente]

Il termine barione deriva dal greco βαρύς (barys), che significa "pesante", e fu dato alle particelle caratterizzate da una massa maggiore rispetto alle altre fino ad allora conosciute. I barioni più noti sono i protoni e i neutroni, che costituiscono la maggior parte della massa della materia visibile nell'universo (l'altro componente maggiore degli atomi, l'elettrone, ha massa circa 1800 volte inferiore).

Ogni barione ha un'antiparticella corrispondente (antibarione) dove i quark vengono rimpiazzati dai loro antiquark corrispondenti. Per esempio, un protone è fatto di due quark up un quark down; la sua antiparticella corrispondente, l'antiprotone, è costituito di due antiquark up e un antiquark down.

In cosmologia si distingue spesso fra materia barionica e non barionica. Col primo termine ci si riferisce a tutta la materia che conosciamo normalmente, costituita essenzialmente di protoni, neutroni ed elettroni (che a rigore non sono barioni), mentre col secondo si indica tutta quella materia (ad es. i neutrini) che non è composta da barioni: in particolare la cosiddetta materia oscura è quasi sicuramente una forma di materia non barionica.

In data 22 dicembre 2006 sono stati scoperti due nuovi barioni, chiamati "Sigma-secondarie-b". Uno dei nuovi barioni scoperti dall'esperimento è formato da due quark up e da uno bottom, l'altro da due quark down e da un bottom. Le due nuove particelle subatomiche sono state individuate da un gruppo di ricerca americano coordinato da Petar Maksimovic della Scuola di arti e Scienze Krieger.

Per un certo tempo si è ritenuto che alcuni esperimenti mostrassero l'esistenza di pentaquark – barioni "esotici" costituiti da quattro quark e un antiquark.[1][2]. In base ad ulteriori dati acquisiti nel 2006[3] e nel 2008[4], la comunità scientifica ha ritenuto non attendibile tale ipotesi.

Lista dei barioni[modifica | modifica sorgente]

Queste liste espongono minuziosamente tutti i barioni noti e previsti con momento angolare totale J = 1/2 e nelle configurazioni di J = 3/2 con parità positiva; viene pure riportata un'ampia lista di particelle subatomiche. (Vedi l'articolo sul barione per una spiegazione più dettagliata di questi simboli.)

I simboli utilizzati in queste liste sono: I (isospin), J (momento angolare totale), P (parità), u (quark up), d (quark down), s (quark strange), c (quark charm), b (quark bottom), Q (carica), B (numero barionico), S (stranezza), C (charm), B′ (bottomness).

Le antiparticelle non sono elencate nelle tabelle; tuttavia si possono ottenere semplicemente scambiando tutti i quark con antiquark (e gli antiquark con quark), e rendendo Q, B, S, C, B′ di segno opposto.
Le particelle con il simbolo accanto al loro nome sono state previste dal modello standard ma non ancora osservate.
I valori segnati in rosso non sono ancora stati fermamente stabiliti tramite gli esperimenti, ma sono comunque previsti dal modello a quark e sono coerenti con le misure.[5][6]

JP = barioni 1/2+[modifica | modifica sorgente]

JP = barioni 1/2+
Nome della particella Simbolo Quark
contenuti
Massa a riposo (MeV/c2) I JP Q (e) S C B' Vita media (s) Comunemente decade in
nucleone/protone[7] p / p+ / N+ uud 938,272 029 ± 0,000080 [a] 1/2 1/2+ +1 0 0 0 Stabile Inosservati
nucleone/neutrone[8] n / n⁰ / N⁰ udd 939,565 360±0,000 081 [a] 1/2 1/2+ 0 0 0 0 8,857 ± 0,008×102 [c] p+ + e⁻ + νe
Lambda[9] Λ⁰ uds 1115,683 ± 0,006 0 1/2+ 0 −1 0 0 2,631 ± 0,020×10−10 p+ + π⁻ o

n⁰ + π⁰

Lambda charmed[10] Λ+c udc 2286,46 ± 0,14 0 1/2+ +1 0 +1 0 2,00 ± 0,06×10−13 Vedi modi di decadimento di Λ+c
Lambda bottom[11] Λ⁰b udb 5.620,2 ± 1,6 0 1/2+ 0 0 0 −1 1,409 +0,055×10−12
1,409−0,054×10−12
Vedi modi di decadimento di Λ⁰b
Sigma[12] Σ+ uus 1189,37 ± 0,07 1 1/2+ +1 −1 0 0 8,018 ± 0,026×10−11 p+ + π⁰ o
n⁰ + π+
Sigma[13] Σ⁰ uds 1192,642 ± 0,024 1 1/2+ 0 −1 0 0 7,4 ± 0,7×10−20 Λ⁰ + γ
Sigma[14] Σ⁻ dds 1197,449 ± 0,030 1 1/2+ −1 −1 0 0 1,479 ±0,011×10−10 n⁰ + π⁻
Sigma charmed[15] Σ++c(2455) uuc 2454,02 ± 0,18 1 1/2+ +2 0 +1 0 3,0 ± 0,4×10−22 [d] Λ+c + π+
Sigma charmed[15] Σ+c(2455) udc 2452,9 ± 0,4 1 1/2+ +1 0 +1 0 >1,4×10−22 [d] Λ+c + π⁰
Sigma charmed[15] Σ⁰c(2455) ddc 2453,76 ± 0,18 1 1/2+ 0 0 +1 0 3,0 ± 0,5×10−22 [d] Λ+c + π⁻
Sigma bottom[16] Σ+b(? [e]) uub 5807,8 ± 2,7 1 1/2+ +1 0 0 −1 Sconosciuta Λ⁰b + π+
Sigma bottom Σ⁰b(? [e]) udb Sconosciuta 1 1/2+ 0 0 0 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Sigma bottom[16] Σ⁻b(? [e]) ddb 5815,2 ± 2,0 1 1/2+ −1 0 0 −1 Sconosciuta Λ⁰b + π⁻
Xi[17] Ξ⁰ uss 1314,86 ± 0,20 1/2 1/2+ 0 −2 0 0 2,90 ± 0,09×10−10 Λ⁰ + π⁰
Xi[18] Ξ⁻ dss 1321,71 ± 0,07 1/2 1/2+ −1 −2 0 0 1,639 ± 0,015×10−10 Λ⁰ + π⁻
Xi charmed[19] Ξ+c usc 2467,9 ± 0,4 1/2 1/2+ +1 −1 +1 0 4,42 ± 0,26×10−13 Vedi modi di decadimento di Ξ+c
Xi charmed[20] Ξ⁰c dsc 2471,0 ± 0,4 1/2 1/2+ 0 −1 +1 0 1,12 +0,13×10−13
1,12 −0,10×10−13
Vedi modi di decadimento di Ξ⁰c
Xi charmed primo[21] Ξ′+c usc 2575,7 ± 3,1 1/2 1/2+ +1 −1 +1 0 Sconosciuta Ξ+c + γ (osservati)
Xi charmed primo[22] Ξ′⁰c dsc 2578,0 ± 2,9 1/2 1/2}+ +1 −1 +1 0 Sconosciuta Ξ⁰c + γ (osservati)
Xi doppio charmed [f] Ξ++cc ucc Sconosciuta 1/2 1/2+ +2 0 +2 0 Sconosciuta Sconosciuti
Xi doppio charmed [f][23] Ξ+cc dcc 3518,9 ± 0,9 [f] 1/2 1/2+ +1 0 +2 0 < 3,3×10−14 [f] Λ+c + K⁻ + π+ [f] o

p+ + D+ + K⁻ [f]

Xi bottom[24]
(o Cascata B)
Ξ⁰b usb Sconosciuta 1/2 1/2+ 0 −1 0 −1 1,42 + 0,28 ×10−12

1,42 −0,24 ×10−12 [g]

Vedi modi di decadimento di Ξ⁰b
Xi bottom[24]
(o Cascata B)
Ξ⁻b dsb 5792,4 ± 3,0 1/2 1/2+ −1 −1 0 −1 1,42 + 0,28 ×10−12

1,42 −0,24 ×10−12 [g]

Vedi modi di decadimento di Ξ⁻b
(furono osservati anche Ξ⁻ + J/ψ)
Xi bottom primo Ξ′⁰b usb Sconosciuta 0 1/2+ 0 −1 0 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom primo Ξ′⁻b dsb Sconosciuta 0 1/2+ 0 −1 0 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Xi doppio bottom Ξ⁰bb ubb Sconosciuta 1/2 1/2+ 0 0 0 −2 Sconosciuta Sconosciuti
Xi doppio bottom Ξ⁻bb dbb Sconosciuta 1/2 1/2+ −1 0 0 −2 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom charmed Ξ+cb ucb Sconosciuti 1/2 1/2+ +1 0 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom charmed Ξ⁰cb dcb Sconosciuta 1/2 1/2+ 0 0 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom charmed primo Ξ′+cb ucb Sconosciuta 0 1/2+ +1 0 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom charmed primo Ξ′⁰cb dcb Sconosciuta 0 1/2+ +1 0 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Omega charmed[25] Ω⁰c ssc 2697,5 ± 2,6 0 1/2+ 0 −2 +1 0 6,9 ± 1,2×10−14 Vedi modi di decadimento di Ω⁰c
Omega bottom[26] Ω⁻b ssb 6165 ± 23 0 1/2+ −1 −2 0 −1 1,13 + 0,55 ×10−12
1,13 −0,42 ×10−12
(Ω⁻ + J/ψ osservati)
Omega doppio charmed Ω+cc scc Sconosciuta 0 1/2+ +1 −1 +2 0 Sconosciuta Sconosciuti
Omega bottom charmed Ω⁰cb scb Sconosciuta 0 1/2+ 0 −1 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Omega bottom charmed primo Ω′⁰cb scb Sconosciuta 0 1/2+ 0 −1 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Omega doppio bottom Ω⁻bb sbb Sconosciuta 0 1/2+ −1 −1 0 −2 Sconosciuta Sconosciuti
Omega doppio bottom charmed Ω+ccb ccb Sconosciuta 0 1/2+ +1 0 +2 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Omega doppio bottom charmed Ω⁰cbb cbb Sconosciuta 0 1/2+ 0 0 +1 −2 Sconosciuta Sconosciuti

Particella non ancora osservata.
[a] Le masse del protone e del neutrone sono conosciute con migliore precisione in unità atomiche (u) che in MeV/c2, a causa del valore relativamente poco conosciuto della carica elementare. Nell'unità di massa atomica, la massa del protone è 1,007 276 466 88(13) u mentre quella del neutrone è 1,008 664 915 60(55) u.
[b] Almeno 1035 anni. Vedi decadimento del protone.
[c] Per i neutroni liberi; nella maggior parte dei nuclei, i neutroni sono stabili.
[d] Il PDG riferisce la larghezza di risonanza (Γ). Qui invece viene data la conversione τ = ħ/Γ.
[e] I valori specifici del nome non sono stati ancora decisi, ma potrebbero essere vicini a Σb(5810).
[f] Esistono alcune controversie riguardo a questi dati.[23]
[g] Questa è in realtà una misura della vita media dei barioni B che decadono in un getto (jet) contenente una stessa coppia di segni Ξl. Probabilmente la miscela (mix) è principalmente Ξb con qualche Λb.

JP = barioni 3/2 +[modifica | modifica sorgente]

JP = barioni 3/2+
Nome della particella Simbolo Quark
contenuti
Massa a riposo (MeV/c2) I JP Q (e) S C B' vita media (s) Comunemente decade in
Delta[27] Δ++ (1232) uuu 1232 ± 1 3/2 3/2+ +2 0 0 0 5,58 ± 0,09×10−24 [h] p+ + π+
Delta[27] Δ+(1232) uud 1232 ± 1 3/2 3/2+ +1 0 0 0 5,58 ± 0,09×10−24[h] π+ + n0 o
π0 + p
Delta[27] Δ⁰ (1232) udd 1232 ± 1 3/2 3/2+ 0 0 0 0 5,58 ± 0,09×10−24[h] π⁰ + n⁰ o
π⁻ + p+
Delta[27] Δ⁻(1232) ddd 1232 ± 1 3/2 3/2+ −1 0 0 0 5,58 ± 0,09×10−24 [h] π⁻ + n⁰
Sigma[28] Σ∗+(1385) uus 1382,8 ± 0,4 1 3/2+ +1 −1 0 0 1,84 ± 0,04×10−23 [h] Λ⁰ + π+ o
Σ+ + π⁰ o
Σ⁰ + π+
Sigma[28] Σ∗0(1385) uds 1383,7 ± 1,0 1 3/2+ 0 −1 0 0 1,8±0,3×10−23[h] Λ⁰ + π⁰ o
Σ+ + π⁻ o
Σ⁰ + π⁰
Sigma[28] Σ∗⁻(1385) dds 1387,2 ± 0,5 1 3/2+ −1 −1 0 0 1,67 ± 0,09×10−23 [h] Λ⁰ + π⁻ o
Σ⁰ + π⁻ o
Σ⁻ + π⁰
Sigma charmed[29] Σ∗++c(2520) uuc 2518,4 ± 0,6 1 3/2 + +2 0 +1 0 4,4 ± 0,6×10−23 [h] Λ+c + π+
Sigma charmed[29] Σ∗+c(2520) udc 2517,5 ± 2,3 1 3/2 + +1 0 +1 0 > 3,9×10−23 [h] Λ+c + π⁰
Sigma charmed[29] Σc(2520) ddc 2518,0 ± 0,5 1 3/2 + 0 0 +1 0 4,1 ± 0,5×10−23 [h] Λ+c + π⁻
Sigma bottom[30] Σ∗+b uub 5829,0 ± 3,4 1 3/2 + +1 0 0 −1 Sconosciuta Λ⁰b + π+
Sigma bottom Σb udb Sconosciuta 1 3/2 + 0 0 0 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Sigma bottom[30] Σ∗⁻b ddb 5836,4 ± 2,8 1 3/2 + −1 0 0 −1 Sconosciuta Λ⁰b + π⁻
Xi[31] Ξ∗0(1530) uss 1531,80 ± 0,32 1/2 3/2+ 0 −2 0 0 7,2 ± 0,4×10−23 [h] Ξ⁰ + π⁰ o
Ξ⁻ + π+
Xi[31] Ξ∗⁻(1530) dss 1535,0 ± 0,6 1/2 3/2+ −1 −2 0 0 6,7 +1,1 ×10−23
6,7 −1,2 ×10−23 [h]
Ξ⁰ + π⁻ o
Ξ⁻ + π⁰
Xi charmed[32] Ξ∗+c(2645) usc 2646.6 ± 1,4 1/2 3/2 + +1 −1 +1 0 2,1×10−22 [h] Ξ+c + π⁰ (osservati)
Xi charmed[32] Ξ∗0c(2645) dsc 2646,1 ± 1,2 1/2 3/2 + 0 −1 +1 0 > 1,2×10−22 [h] Ξ+c + π⁻ (osservati)
Xi doppio charmed Ξ∗++cc ucc Sconosciuta 1/2 3/2 + +2 0 +2 0 Sconosciuta Sconosciuti
Xi doppio charmed Ξ∗+cc dcc Sconosciuta 1/2 3/2 + +1 0 +2 0 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom[33] Ξ∗0b usb 5945.0 ± 2.8 1/2 3/2 + 0 −1 0 −1 Sconosciuta Ξ⁻b + π+ o
Ξ+b + π-
Xi bottom Ξ∗⁻b dsb Sconosciuta 1/2 3/2 + −1 −1 0 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Xi doppio bottom Ξ∗0bb ubb Sconosciuta 1/2 3/2 + 0 0 0 −2 Sconosciuta Sconosciuti
Xi doppio bottom Ξ∗⁻bb dbb Sconosciuta 1/2 3/2 + −1 0 0 −2 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom charmed Ξ∗+cb ucb Sconosciuta 1/2 3/2 + +1 0 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Xi bottom charmed Ξ∗0cb dcb Sconosciuta 1/2 3/2 + 0 0 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Omega[34] Ω⁻ sss 1672,45 ± 0,29 0 3/2+ −1 −3 0 0 8,21 ± 0,11×10−11 [h] Λ⁰ + K⁻ o
Ξ⁰ + π⁻ o
Ξ⁻ + π⁰
Omega charmed[35] Ω∗0c(2770) ssc 2768,3 ± 1,5 0 3/2 + 0 −2 +1 0 Sconosciuta Ω⁰c + γ
Omega bottom Ω∗⁻b ssb Sconosciuta 0 3/2 + −1 −2 0 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Omega doppio charmed Ω∗+cc scc Sconosciuta 0 3/2 + +1 −1 +2 0 Sconosciuta Sconosciuti
Omega bottom charmed Ω∗0cb scb Sconosciuta 0 3/2 + 0 −1 +1 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Omega doppio bottom Ω∗⁻bb sbb Sconosciuta 0 3 + −1 −1 0 −2 Sconosciuta Sconosciuti
Omega triplo charmed Ω++ccc ccc Sconosciuta 0 3/2 + +2 0 +3 0 Sconosciuta Sconosciuti
Barione omega doppio charmed Ω∗+ccb ccb Sconosciuta 0 3/2 + +1 0 +2 −1 Sconosciuta Sconosciuti
Barione omega doppio bottom charmed Ω∗0cbb cbb Sconosciuta 0 3/2 + 0 0 +1 −2 Sconosciuta Sconosciuti
Omega triplo bottom Ω⁻bbb bbb Sconosciuta 0 3/2 + −1 0 0 −3 Sconosciuta Sconosciuti

Particella non ancora osservata.
[h] Il PDG riporta la larghezza di risonanza (Γ). Qui invece viene data la conversione τ = ħ/Γ.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ H. Muir (2003)
  2. ^ K. Carter (2003)
  3. ^ W.-M. Yao et al. (2006): Particle listings – Positive Theta
  4. ^ C. Amsler et al. (2008): Pentaquarks
  5. ^ (EN) C. Amsler et al. (2008): Particle summary tables – Baryons
  6. ^ J.G. Körner et al. (1994)
  7. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – p+
  8. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – n⁰
  9. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Λ
  10. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Λ+c
  11. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Λ⁰b
  12. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σ+
  13. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σ⁰
  14. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σ⁻}
  15. ^ a b c C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σ++c(2455)
  16. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σ+b(? [e)]
  17. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ⁰
  18. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ⁻
  19. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ+c
  20. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ⁰c
  21. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ′+c
  22. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ′⁰c
  23. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ+cc
  24. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ⁰b
  25. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ω⁰c
  26. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ω⁻b
  27. ^ a b c d C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Δ (1232)(1232)
  28. ^ a b c C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σ (1385)
  29. ^ a b c C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σc(2520)
  30. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Σb
  31. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ (1530)
  32. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ξ∗+c(2645)
  33. ^ The CMS Collaboration. (2012): Observation of an excited Ξb baryon)
  34. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ω⁻
  35. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – Ω0c(2770)

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Ulteriori letture[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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