Barione

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.

Fanno parte della famiglia degli adroni, che comprende tutte le particelle formate da quark e soggette perciò alla forza nucleare forte.

Caratteristiche generali

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). Essendo composti da un numero dispari di fermioni elementari, ed avendo di conseguenza spin semintero, i barioni sono fermioni.

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 e un quark down; la sua antiparticella corrispondente, l'antiprotone, è costituito di due antiquark up e un antiquark down.

Nuove acquisizioni

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.. In base ad ulteriori dati acquisiti nel 2006 e nel 2008, la comunità scientifica ha ritenuto non attendibile tale ipotesi; tuttavia nel 2015 il team di ricercatori dell'esperimento LHCb del CERN di Ginevra ha pubblicato una comunicazione preliminare nella quale si espongono osservazioni di risonanze compatibili con l'esistenza di uno stato legato di tipo pentaquark.

Nel 2014 sono state scoperte, nell'ambito dell'esperimento LHCb al LHC, le due particelle di natura barionica Xi_b'-, Xi_b*-

Lista dei barioni

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.

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.

J^P = barioni 1/2⁺

J^P = 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	p / p+ / N+	uud	938,272 029 ± 0,000080 [a]	1/2	1/2+	+1	0	0	0	Stabile	Inosservati
nucleone/neutrone	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	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	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	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	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	Σ⁰	uds	1192,642 ± 0,024	1	1/2+	0	−1	0	0	7,4 ± 0,7×10−20	Λ⁰ + γ
Sigma	Σ⁻	dds	1197,449 ± 0,030	1	1/2+	−1	−1	0	0	1,479 ±0,011×10−10	n⁰ + π⁻
Sigma charmed	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	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	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	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	Σ⁻b(? [e])	ddb	5815,2 ± 2,0	1	1/2+	−1	0	0	−1	Sconosciuta	Λ⁰b + π⁻
Xi	Ξ⁰	uss	1314,86 ± 0,20	1/2	1/2+	0	−2	0	0	2,90 ± 0,09×10−10	Λ⁰ + π⁰
Xi	Ξ⁻	dss	1321,71 ± 0,07	1/2	1/2+	−1	−2	0	0	1,639 ± 0,015×10−10	Λ⁰ + π⁻
Xi charmed	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	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	Ξ′+c	usc	2575,7 ± 3,1	1/2	1/2+	+1	−1	+1	0	Sconosciuta	Ξ+c + γ (osservati)
Xi charmed primo	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]	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 (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 (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	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	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 Σ_b(5810).
^[f] Esistono alcune controversie riguardo a questi dati.
^[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 Ξ^∓l^∓. Probabilmente la miscela (mix) è principalmente Ξ_b con qualche Λ_b.

J^P = barioni 3/2 ⁺

J^P = 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	Δ++ (1232)	uuu	1232 ± 1	3/2	3/2+	+2	0	0	0	5,58 ± 0,09×10−24 [h]	p+ + π+
Delta	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	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	Δ⁻(1232)	ddd	1232 ± 1	3/2	3/2+	−1	0	0	0	5,58 ± 0,09×10−24 [h]	π⁻ + n⁰
Sigma	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	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	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	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	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	Σ∗⁰c(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	Σ∗+b	uub	5829,0 ± 3,4	1	3/2 +	+1	0	0	−1	Sconosciuta	Λ⁰b + π+
Sigma bottom †	Σ∗⁰b	udb	Sconosciuta	1	3/2 +	0	0	0	−1	Sconosciuta	Sconosciuti
Sigma bottom	Σ∗⁻b	ddb	5836,4 ± 2,8	1	3/2 +	−1	0	0	−1	Sconosciuta	Λ⁰b + π⁻
Xi	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	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	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	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	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	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	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.

Bibliografia

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Ulteriori letture

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Voci correlate

• Via dell'ottetto
• Lista dei mesoni
• Lista delle particelle
• Cronologia della scoperta delle particelle

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Collegamenti esterni

• Barione, in Tesauro del Nuovo soggettario, BNCF, marzo 2013.
• (EN) Particle Data Group – Review of Particle Physics (2008).
• (EN) Georgia State University – HyperPhysics
• The Review of Particle Physics, pdg.lbl.gov.

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