Un baryon est l’une des nombreuses particules subatomiques composées de trois particules plus petites, appelées quarks. La catégorie comprend le proton et le neutron familiers, ainsi qu’un certain nombre de particules inhabituelles et à courte durée de vie. Les baryons appartiennent à une famille plus large, les hadrons, qui comprend toutes les particules constituées de quarks et qui interagissent avec la force fondamentale connue sous le nom de force forte.
Les astronomes qualifient la matière ordinaire – la substance qui nous entoure – de matière baryonique, car sa masse provient en grande partie des baryons : la matière ordinaire est constituée principalement d’atomes. Les atomes sont constitués principalement de protons, de neutrons et d’électrons ; les protons et les neutrons baryoniques sont beaucoup plus lourds que les électrons non baryoniques. Le mot baryon vient du grec pour lourd, car on croyait autrefois que les particules étaient les plus massives des particules subatomiques.
Tous les baryons connus sont des triquarks, des particules constituées de trois quarks et de trois quarks seulement. Étant donné que chaque particule subatomique a une antiparticule, certains scientifiques pensent que les baryons pourraient également être constitués d’un plus grand nombre de quarks et d’antiquarks, tant que les particules supplémentaires s’annulent pour donner un total net de trois. Par exemple, certains émettent l’hypothèse de l’existence de pentaquarks, constitués de quatre quarks et d’un antiquark. L’antiquark annulerait les effets du quatrième quark, résultant en une structure baryonique. Ces particules plus exotiques n’ont jamais été observées dans la nature.
Il existe six types connus de quarks : haut, bas, étrange, charme, haut et bas. Les baryons sont classés selon les types de quarks qu’ils contiennent. Il existe six familles connues :
Les nucléons, y compris le proton et le neutron, contiennent trois quarks up ou down.
Les baryons delta contiennent également trois quarks up ou down, mais sont beaucoup moins stables que les nucléons.
Les baryons lambda contiennent un haut, un bas et un quark supplémentaire.
Les baryons Sigma contiennent deux quarks up ou down et un quark étrange.
Les baryons Xi contiennent un quark up ou down et deux quarks étranges.
Les baryons oméga ne contiennent pas de quarks up ou down.
Le nombre de baryons fait référence au nombre de particules présentes dans un scénario expérimental. Comme les quarks ne peuvent pas être libres, mais ne peuvent exister qu’en combinaison avec d’autres quarks, toute réaction au cours de laquelle les baryons sont décomposés entraînera la recombinaison des quarks pour former de nouveaux baryons. Pour cette raison, le nombre doit être le même avant et après chaque réaction de particules.
Comme pour toutes les autres particules, chaque baryon a une antiparticule. Les baryons sont apparemment beaucoup plus communs dans l’univers que les antibaryons. Cet écart est le résultat d’un processus inconnu dans l’univers primitif que les scientifiques ont provisoirement appelé baryogenèse. Chaque antibaryon se voit attribuer un nombre de baryon négatif un ; lorsqu’une particule entre en collision avec son antiparticule, les deux sont détruites dans une explosion d’énergie.