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Teilchen, die aus drei Quarks bestehen, werden Baryonen genannt; die beiden bekanntesten Baryonen sind das Proton (bestehend aus zwei up-Quarks und einem down) und das Neutron (zwei down-Quarks und einem up). Zusammen mit den Mesonen – Teilchen bestehend aus einem Quark und einem Antiquark – bilden Baryonen die Hadronen (Sie haben von Hadronen gehört, sie sind Teil des Namens des stärksten Teilchenbeschleunigers der Welt, dem Large Hadron Collider, dem LHC).
Da sie aus Quarks bestehen, „fühlen“ Baryonen die starke Kraft (oder auch starke Kernkraft genannt), die durch Gluonen vermittelt wird. Die andere Art von Teilchen, aus der gewöhnliche Materie besteht, sind Leptonen, die – soweit wir wissen – aus nichts bestehen (und da sie keine Quarks enthalten, nehmen sie nicht an der starken Wechselwirkung teil … sagen, dass sie die starke Kraft nicht erfahren); das Elektron ist eine Art von Lepton. Baryonen und Leptonen sind Fermionen, befolgen Sie also das Pauli-Ausschlussprinzip (das unter anderem besagt, dass es zu jeder Zeit nicht mehr als ein Fermion in einem bestimmten Quantenzustand geben kann … und warum Sie letztendlich nicht durch Ihren Stuhl fallen).
In den Umgebungen, die wir aus dem täglichen Leben kennen, ist das einzige stabile Baryon das Proton; in der Umgebung der Kerne der meisten Atome ist das Neutron auch stabil (und auch in der extremen Umgebung eines Neutronensterns); es gibt jedoch Hunderte von verschiedenen Arten von instabilen Baryonen.
Eine große, offene Frage in der Kosmologie ist, wie Baryonen gebildet wurden – Baryogenese – und warum es im Wesentlichen keine Anti-Baryonen im Universum gibt. Zu jedem Baryon gibt es ein entsprechendes Anti-Baryon … es gibt zum Beispiel das Anti-Proton, das Anti-Baryon-Gegenstück zum Proton, bestehend aus zwei Up-Anti-Quarks und einem Down-Anti-Quark. Wenn es also von vornherein die gleiche Anzahl von Baryonen und Anti-Baryonen gab, wieso gibt es diese heute fast nicht mehr?
Astronomen verwenden oft den Begriff „baryonische Materie“, um sich auf gewöhnliche Materie zu beziehen; es ist ein bisschen irreführend, weil es Elektronen (die Leptonen sind) enthält … und im Allgemeinen Neutrinos (und Anti-Neutrinos) ausschließt, die ebenfalls Leptonen sind! Vielleicht ein besserer Begriff wäre Materie, die über Elektromagnetismus interagiert (d. h. die elektromagnetische Kraft spürt), aber das ist ein bisschen ein Bissen. Nichtbaryonische Materie ist das, woraus (kalte) dunkle Materie (CDM) besteht; CDM interagiert nicht elektromagnetisch.
Die Particle Data Group unterhält zusammenfassende Tabellen der Eigenschaften aller bekannten Baryonen . Ein relativ neues Forschungsgebiet in der Astrophysik (und Kosmologie) sind die baryonischen akustischen Oszillationen (BAO); Lesen Sie mehr darüber auf dieser Website des Los Alamos National Laboratory …
… und im Artikel von Universe Today Neue Suche nach Dark Energy geht in der Zeit zurück . Andere Universe Today-Geschichten mit Baryonen beinhalten explizit Besteht Dunkle Materie aus sterilen Neutrinos? , und Astronomen auf Supernova High Alert .
Quellen:
Wikipedia
Hyperphysik