Ver el código de «Barión»


[[Archivo:Octeto bariônico.png|thumb|250x250px|[[Camino óctuple (física)|Octeto bariónico]].]]
[[Archivo:Bariones mesones.png|thumb|250x250px|Diferencia entre los bariones y los [[Mesón|mesones]].]]
[[Archivo:Modelo Estándar.svg|miniaturadeimagen|250x250px|Nombre y carga eléctrica de los componentes de la materia.]]
Los '''bariones''' (del [[griego antiguo|griego]] βαρύς, barys, “pesado”) son una familia de [[partículas subatómicas]] formadas por tres [[Cuark|cuarks]]. Los más representativos, por formar el [[núcleo del átomo]], son el [[neutrón]] y el [[protón]]; pero también existe otro gran número de bariones, aunque todos estos son inestables. El nombre de barión se debe a que se creyó, cuando fue descubierto, que poseía una [[masa]] mayor que otras [[Partícula elemental|partículas]].{{Harvnp|Gell-Mann|1964|p=214–215}}

El nombre "barión", introducido por [[Abraham Pais]],<ref>{{cite journal |last1=Nakano |first1=Tadao |author-link1=Tadao Nakano |last2=Nishijima |first2=Kazuhiko |author-link2=Kazuhiko Nishijima |date=Noviembre 1953 |title=Independencia de carga para partículas ''V''|journal=Progress of Theoretical Physics |doi= |volume=10 |issue=5 |pages=581-582 |quote=El 'barión' es el nombre colectivo para los miembros de la familia de los nucleones. Este nombre se debe a [[Pais]]. Véase ref. (6).|doi-access= |bibcode=1953PThPh..10..581N }}</ref> proviene de la palabra [[Griego antiguo|Griego]] para "pesado" (βαρύς, ''barýs''), porque, en el momento de su denominación, la mayoría de las partículas elementales conocidas tenían masas inferiores a las de los bariones. Cada barión tiene una [[antipartícula]] correspondiente (antibarión) en la que sus correspondientes antiquarks sustituyen a los cuarks. Por ejemplo, un [[protón]] está formado por dos [[cuark arriba]] y un [[cuark abajo]]; y su correspondiente antipartícula, el [[antiprotón]], está formado por dos antiquarks up y un antiquark down.

Al estar compuestos de cuarks, los bariones participan en la [[interacción fuerte]], que es [[Partícula portadora|mediada]] por partículas conocidas como [[gluón]]. Los bariones más conocidos son los [[protones]] y los [[neutrones]], ambos con tres cuarks, por lo que a veces se les denomina ''triquarks''. Estas partículas constituyen la mayor parte de la masa de la [[materia]] visible en el [[universo]] y componen el [[núcleo atómico|núcleo]] de cada [[átomo]]. Los [[electrón|electrones]], el otro componente principal del átomo, son miembros de una familia diferente de partículas llamadas [[leptones]]; los leptones no interactúan a través de la fuerza fuerte). También se han descubierto y estudiado [[bariones exóticos]] que contienen cinco cuarks, denominados [[pentaquark]]s.

Un censo de los bariones del Universo indica que el 10% de ellos podrían encontrarse en el interior de las galaxias, entre el 50 y el 60% en el [[wikt:medio circungaláctico|medio circungaláctico]],<ref>{{cite news<!--|autores=J. Michael Shull; Britton D. Smith y Charles W. Danforth-->|author=J. Michael Shull|display-authors=etal|title=El censo de bariones en un medio intergaláctico multifásico: el 30% de los bariones podrían seguir faltando|publisher=The Astrophysical Journal|year=2012|volume=759|issue=1|doi=}}</ref> y el 30 o 40% restante podría encontrarse en el [[medio intergaláctico caliente]] (WHIM).<ref>{{cite news<!--|authors=J.- P. Macquart; J. X. Prochaska; M. McQuinn; K. W. Bannister; S. Bhandari; C. K. Day; A. T. Deller; R. D. Ekers; C. W. James; L. Marnoch; S. Osłowski; C. Phillips; S. D. Ryder; D. R. Scott; R. M. Shannon & N. Tejos -->|author=J.-P. Macquart|display-authors=etal|title=Un censo de bariones en el Universo a partir de ráfagas de radio rápidas localizadas|publisher=Nature|year=2020|volume=581|pages=391-395|doi=}}</ref>

== Clasificación ==

Los bariones son [[fermiones]] afectados por la [[interacción nuclear fuerte]], por lo que están sometidos al [[principio de exclusión de Pauli]] y pueden ser descritos mediante la [[estadística de Fermi-Dirac]]. Al contrario que los [[bosones]], que no satisfacen el principio de exclusión.

Los bariones pertenecen, junto con los [[Mesón|mesones]], a la familia de partículas llamadas [[Hadrón|hadrones]], es decir, aquellas compuestas por cuarks. Se diferencian de los mesones por estar compuestos por tres cuarks, mientras que los últimos están compuestos por un cuark y un [[antiquark]]. Los cuarks tienen un número bariónico de <math>B ={1 \over 3}</math> y los antiquarks <math>B = -{1 \over 3}</math>. Se ha propuesto la existencia de [[Barión exótico|bariones exóticos]] como los pentaquarks, compuestos por cuatro cuarks y un antiquark (<math>B ={1 \over 3} + {1 \over 3} + {1 \over 3} + {1 \over 3} - {1 \over 3} =1</math>).{{Harvnp|Dzierba|Meyer|Szczepaniak|2005|p=192-204}}

Se han propuesto otros [[bariones exóticos]], como los [[pentaquark]]s -bariones formados por cuatro cuarks y un antiquark (''B''&nbsp;=&nbsp; {{sfrac|1|3}}&nbsp;+&nbsp;{{sfrac|1|3}}&nbsp;+&nbsp;{{sfrac|1|3}}&nbsp;+&nbsp;{{sfrac|1|3}}&nbsp;−&nbsp;{{sfrac|1|3}}&nbsp;=&nbsp;1),<ref>H. Muir (2003)</ref><ref>K. Carter (2003)</ref> pero su existencia no es generalmente aceptada. La comunidad de físicos de partículas en su conjunto no consideraba probable su existencia en 2006,<ref name=PDGPentaquarks2006>W.-M. Yao et al. (2006): [http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/theta_b152.pdf Listados de partículas - Θ<sup>+</sup>]</ref> y, en 2008, consideraron que las pruebas eran abrumadoramente contrarias a la existencia de los pentaquarks de los que se había informado.<ref name=PDGPentaquarks2008>C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/pentaquarks_b801.pdf Pentaquarks]</ref> Sin embargo, en julio de 2015, el experimento [[LHCb]] observó dos resonancias consistentes con estados de pentaquarks en el Λ{{su|p=0|b=b}} → J/ψK{{su|p=-}}p, con una [[significación estadística]] combinada de 15σ<!--SI, QUINCE SIGMA. Véase Talk:Pentaquark-->.<ref name="LHCb-public">{{cite web
 |author=LHCb
 |date=14 de julio de 2015
 |title=Observación de partículas compuestas por cinco quarks, estados pentaquark-charmonium, véase en Λ{{su|b=b|p=0}}. → J/ψpK<sup>-</sup>.
 |url=http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/Welcome.html#Penta
 |publisher=[[CERN]]
 |access-date=2015-07-14
}}</ref><ref name="LHCb2015">{{cite journal
 |autor=R. Aaij et al. ([[colaboración LHCb]])
 |year=2015
 |title=Observación de resonancias J/ψp consistentes con estados pentaquark en desintegraciones Λ{{su|p=0|b=b→J/ψK}}<sup>-</sup>p
 |journal=[[Physical Review Letters]]
 |volume=115 |issue=7
 |pages=072001
 |doi=
|bibcode = 2015PhRvL.115g2001A |arxiv = 1507.03414
 |pmid=26317714 |s2cid=119204136
 }}</ref>

En teoría, también podrían existir heptaquarks (5 cuarks, 2 antiquarks), nonaquarks (6 cuarks, 3 antiquarks), etc.
== Bariogénesis ==
{{Main|Bariogénesis}}
Los experimentos son consistentes con que el número de cuarks en el universo es una constante y, para ser más específicos, el número de bariones es una constante (si la antimateria se cuenta como negativa); en lenguaje técnico, el [[Número bariónico| número de bariones]] total parece ser ''[[Leyes de conservación (física)|conservado]]''.  Dentro del [[Modelo estándar]] predominante de la física de partículas, el número de bariones puede cambiar en múltiplos de tres debido a la acción de [[Esfalerón| esfalerones]], aunque esto es raro y no se ha observado experimentalmente.  Algunas [[Teoría de la gran unificación|grandes teorías unificadas]] de la física de partículas también predicen que un solo [[protón]] puede decaer, cambiando el número de bariones en uno; sin embargo, esto aún no se ha observado experimentalmente. Se cree que el exceso de bariones sobre antibariones en el universo actual se debe a la no [[Número bariónico#Conservación| conservación del número de bariones]] en el universo primitivo, aunque esto no se comprende bien.

== Propiedades ==
=== Isospín y carga ===
{{Main|Isospin}}
[[File:Baryon-decuplet-small.svg|thumb|200px|
Las combinaciones de tres quarks ''[[cuark up|u]], [[quark down|d]]'' o ''[[quark extraño]]s'' formando bariones con un espín-{{sfrac|3|2}} forman el ''[[Camino óctuple (física)|decuplete de bariones]]'']]
[[Archivo:Baryon-octet-small.svg|thumb|200px|Las combinaciones de tres quarks ''[[quark up|u]], [[quark down|d]]'' o ''[[quark extraño|s]]'' que forman bariones con un espín-{{sfrac|1|2}} forman el ''[[Camino óctuple (física)|uds]]'']]
El concepto de isospín fue propuesto por [[Werner Heisenberg]] en 1932, explica las similitudes entre protones y neutrones bajo la [[Interacción fuerte]].<ref>W. Heisenberg (1932)</ref> Aunque tenían diferentes cargas eléctricas, sus masas eran tan similares que los físicos creían que eran la misma partícula. Las diferentes cargas eléctricas se explicaron como el resultado de alguna excitación desconocida similar al espín. Esta excitación desconocida fue posteriormente denominada isospin por Eugene Wigner en 1937.<ref>E. Wigner (1937)</ref>

En el año 1964 Murray Gell-Mann propuso el modelo de cuark, con tres tipos, el ''u'', ''d'' y ''s''.  Los cuarks ''u'' y ''d'' tiene masas similares, por lo tanto, las partículas hechas del mismo número, también tienen masas similares. La composición exacta de los cuarks u y d determina la carga, ya que los cuarks u llevan la carga <math>{2 \over 3}</math>, mientras que los cuarks d llevan la carga <math> -{1 \over 3}</math>.<ref>M. Gell-Mann (1964)</ref> 

Actualmente se entiende que el éxito del modelo isospín es el resultado de las masas similares de los cuarks u y d. Dado que los cuarks u y d tienen masas similares, las partículas formadas por el mismo número también tienen masas similares. Por ejemplo, los cuatro [[Barión delta|Deltas]] tienen todos cargas diferentes  Δ++, Δ+, Δ0 y Δ− (Delta++ (uuu), Delta+ (uud), Delta0 (udd), Delta- (ddd)), pero tienen masas similares (~1.232&nbsp;MeV/c<sup>2</sup>) ya que cada una está formada por una combinación de tres cuarks u o d. Según el modelo de isospín, se consideraban una sola partícula en diferentes estados de carga.

Otro ejemplo es la "partícula nucleón". Como había dos "estados cargados" del nucleón, se decía que era de isospin {{sfrac|1|2}}. El nucleón positivo {{SubatomicParticle|Nucleon+}} (protón) se identificaba con ''I''<sub>3</sub>&nbsp;=&nbsp;+{{sfrac|1|2}} y el nucleón neutro {{SubatomicParticle|Nucleon0}} (neutrón) con ''I''<sub>3</sub>&nbsp;=&nbsp;-{{sfrac|1|2}}.<ref name=WongA>S.S.M. Wong (1998a)</ref> Más tarde se observó que las proyecciones de isospín estaban relacionadas con el contenido de cuarks up y down de las partículas mediante la relación:

:<math>I_\mathrm{3}=\frac{1}{2}[(n_\mathrm{u}-n_\mathrm{\bar{u}})-(n_\mathrm{d}-n_\mathrm{\bar{d}})],</math>

donde ''n'' es el número de cuarks up y down y de antiquarks.

En la "imagen isospínica", se pensaba que los cuatro Deltas y los dos nucleones eran estados diferentes de dos partículas. Sin embargo, en el modelo de los cuarks, las Deltas son estados diferentes de los nucleones (los N<sup>++</sup> o N<sup>-</sup> están prohibidos por el [[principio de exclusión de Pauli]]). El isospín, aunque transmite una imagen inexacta de las cosas, se sigue utilizando para clasificar los bariones, lo que lleva a una nomenclatura poco natural y a menudo confusa.

=== Números cuánticos de sabor ===
{{Main|Sabor (física de partículas)}}
La [[extrañeza]] [[sabor (física de partículas)#números cuánticos de sabor|número cuántico de sabor]] ''S'' (no confundir con espín) se observó que subía y bajaba junto con la masa de la partícula. A mayor masa, menor extrañeza (más cuarks s). Las partículas podían describirse con proyecciones de isospín (relacionado con la carga) y extrañeza (masa) (véase las figuras uds [[Camino óctuple (física)#Baryon octet|octeto]] y [[Camino óctuple (física)|decuplete]] de la derecha). A medida que se descubrieron otros cuarks, se hicieron nuevos números cuánticos para tener una descripción similar de los octetos y decuplets udc y udb. Puesto que sólo la masa de u y d son similares, esta descripción de la masa y carga de la partícula en términos de isospín y números cuánticos de sabor funciona bien sólo para octetos y decuplets hechos de un u, un d y otro cuark, y se rompe para los otros octetos y decuplets (por ejemplo, ucb octeto y decuplet). Si todos los cuarks tuvieran la misma masa, su comportamiento se llamaría ''simétrico'', ya que todos se comportarían de la misma manera ante la interacción fuerte. Como los cuarks no tienen la misma masa, no interaccionan de la misma manera (exactamente igual que un electrón colocado en un campo eléctrico acelerará más que un protón colocado en el mismo campo debido a su masa más ligera), y se dice que la simetría está [[simetría rota|rota]].

Se observó que la carga (''Q'') estaba relacionada con la proyección de isospín (''I''<sub>3</sub>), el [[Número bariónico| número de bariones]] (''B'') y los números cuánticos de sabor (''S'', ''C'', ''B''′, ''T'') mediante la [[fórmula de Gell-Mann-Nishijima]]:<ref name="WongA" />

:<math>Q = I_3 +\frac{1}{2}\left(B + S + C + B^\prime + T\right),</math>

donde ''S'', ''C'', ''B''′, y ''T'' representan los números cuánticos de sabor [[Extrañeza (física)| extrañeza]], [[Encanto (número cuántico)| encanto]], [[Belleza (física)| belleza]] y [[Verdad (física)| verdad]], respectivamente. Están relacionados con el número de cuarks y antiquarks extraños, charm, bottom y top según las relaciones:

:<math>\begin{align}
         S &= -\left(n_\mathrm{s} - n_\mathrm{\bar{s}}\right), \\
         C &= +\left(n_\mathrm{c} - n_\mathrm{\bar{c}}\right), \\
  B^\prime &= -\left(n_\mathrm{b} - n_\mathrm{\bar{b}}\right), \\
         T &= +\left(n_\mathrm{t} - n_\mathrm{\bar{t}}\right),
\end{align}</math>

lo que significa que la fórmula de Gell-Mann-Nishijima es equivalente a la expresión de la carga en términos del contenido de cuarks:

:<math>Q = \frac{2}{3}\left[(n_\mathrm{u} - n_\mathrm{\bar{u}}) + (n_\mathrm{c} - n_\mathrm{\bar{c}}) + (n_\mathrm{t} - n_\mathrm{\bar{t}})\right] - \frac{1}{3}\left[(n_\mathrm{d} - n_\mathrm{\bar{d}}) + (n_\mathrm{s} - n_\mathrm{\bar{s}}) + (n_\mathrm{b} - n_\mathrm{\bar{b}})\right].</math>

== Tipos ==
{{VT|Anexo:Tabla de bariones}}
Junto al protón y al neutrón, dentro de la familia de los bariones se encuentran también las partículas delta (Δ), lambda (Λ), sigma (Σ), xi (Ξ) y omega (Ω).

Los '''bariones delta''' (Δ<sup>++</sup>, Δ<sup>+</sup>, Δ<sup>0</sup>, Δ<sup>-</sup>) están compuestos por [[Quark arriba|cuarks arriba]] y [[Quark abajo|abajo]], de tal manera que el [[espín|spin]] total es 3/2. Se desintegran en un [[pion]] y en un protón o un neutrón.

Los '''bariones lambda''' (Λ<sup>0</sup>) están compuestos por un cuark arriba, uno abajo y un [[cuark extraño]], con los cuarks arriba y abajo en un estado de spin isotópico 0 ([[sabor (física de partículas)|sabor]] antisimétrico). La observación del lambda neutro supuso la primera evidencia del cuark extraño. El barión lambda casi siempre se desintegra en un protón y un pion con carga, o en un neutrón y un pion neutro.

Los '''bariones sigma''' (Σ<sup>+</sup>, Σ<sup>0</sup>, Σ<sup>-</sup>) están compuestos también por un cuark extraño y la combinación de un cuark arriba y otro abajo, pero en un estado de spin isotópico 1. El Σ<sup>0</sup> posee la misma estructura de cuarks que el Λ<sup>0</sup> (arriba, abajo y extraño), por lo que su desintegración es mucho más rápida que el Σ<sup>+</sup> (arriba, arriba, extraño) y el Σ<sup>-</sup> (abajo, abajo, extraño).

Los '''bariones xi''' (Ξ<sup>0</sup>, Ξ<sup>-</sup>) están compuestos de dos cuarks extraños y un cuark arriba o abajo. Se desintegran generalmente en un pion y un barión lambda, que a su vez se desintegra como tal. Debido a esta secuencia en cascada de desintegraciones, a Ξ se le llama también partícula en cascada (''cascade particle'').

El '''barión omega''' negativo (Ω<sup>-</sup>) está compuesto de tres cuarks extraños. Su descubrimiento supuso un gran avance en el estudio de los procesos de los cuarks, ya que solo desde entonces se pudo predecir su masa y su desintegración.

Los bariones compuestos por cuarks pesados se cifran añadiendo un subíndice, el cual indica que un cuark extraño puede ser sustituido por otro más pesado (Ej.: Λ<sup>+</sup><sub>c</sub> está compuesto por [[cuark encantado]], arriba y abajo; en vez de arriba, abajo y extraño).

== Materia bariónica ==
La [[materia bariónica]] es aquella en cuya masa predominan los bariones, la cual puede estar formada por átomos de todo tipo, y por tanto, ser casi cualquier tipo de [[materia]]. Su contrario es la materia '''no bariónica''', que puede estar formada por [[neutrinos]] o [[Electrón desparejado|electrones libres]], o incluso por especies extrañas de [[materia oscura]] no bariónica, tales como [[Supersimetría|partículas supersimétricas]], [[axión|axiones]] o [[agujeros negros]]. 

La distinción entre materia bariónica y no bariónica resulta de especial importancia en [[cosmología]], ya que la cantidad de materia bariónica presente en el [[universo]] primitivo determina en gran medida los modelos de [[nucleosíntesis]] producidos en el [[Big Bang]].

La mera existencia de bariones resulta ya un hecho cosmológico significativo, puesto que se presupone que el Big Bang produjo una cantidad igual de bariones y de antibariones. El proceso mediante el cual el número de bariones supera al de sus [[Antipartícula|antipartículas]] es llamado [[bariogénesis]] (análogamente al proceso de [[leptogénesis (física)|leptogénesis]], mediante el cual la cantidad de materia formada por [[leptones]] supera a su [[antimateria]]).

== Véase también ==
* [[Lista de partículas]].
* [[Física de partículas]].
* [[Modelo estándar de física de partículas]].
* [[Bosón]].
* [[Leptón]].

== Referencias ==
{{listaref}}

== Bibliografía ==
*{{cita publicación |apellidos=Gell-Mann |nombre=M. |enlaceautor= |año=1964 |título=A schematic model of baryons and mesons |volumen=8 |número=3 |páginas=214–215 |ubicación= |editorial=Science |issn= |bibcode=1964PhL.....8..214G |doi=10.1016/S0031-9163(64)92001-3 |fechaacceso=18 de octubre de 2018}}
*{{cita publicación |apellidos=Dzierba |nombre=A.R. |apellidos2=Meyer |nombre2=C.A. |apellidos3=Szczepaniak |nombre3=A.P. |enlaceautor= |año=2005 |título=Reviewing the Evidence for Pentaquarks |volumen=9 |número= |páginas=192-204 |ubicación= |editorial=Journal of Physics |issn= |bibcode=2005JPhCS...9..192D |doi=10.1088/1742-6596/9/1/03 |fechaacceso=18 de octubre de 2018}}
*{{cita libro |apellido=Wong |nombre=S.S.M. |enlaceautor= |título=Chapter 3—The Deuteron - Introductory Nuclear Physics |url=https://books.google.com/books?id=91hHDAAAQBAJ&pg=PA240 |idioma=inglés |otros= |edición=2da. |año=1998 |editor= |editorial=John Wiley & Sons |ubicación=Nueva York |isbn=ISBN 0-471-23973-9 |capítulo= |páginas=57–104 |cita= }}
*{{cita publicación |apellidos=Wigner |nombre=E. |enlaceautor= |año=1937 |título=On the Consequences of the Symmetry of the Nuclear Hamiltonian on the Spectroscopy of Nuclei |volumen=51 |número=2 |páginas=106–119 |ubicación= |editorial=Physical Review |issn= |bibcode=1937PhRv...51..106W |doi=10.1103/PhysRev.51.106 |fechaacceso=18 de octubre de 2018}}
*{{cita publicación |apellidos=Gell-Mann |nombre=M. |enlaceautor= |año=1964 |título=A Schematic of Baryons and Mesons |volumen=8 |número=3 |páginas=214–215 |ubicación= |editorial=Physics Letters |issn= |bibcode=1964PhL.....8..214G |doi=10.1016/S0031-9163(64)92001-3 |fechaacceso=18 de octubre de 2018}}
*{{cita publicación |apellidos=Heisenberg |nombre=W. |enlaceautor= |año=1932 |título=Über den Bau der Atomkerne I |volumen=77 |número= |páginas=1–11 |ubicación= |editorial=Zeitschrift für Physik |issn= |bibcode=1932ZPhy...77....1H |doi=10.1007/BF01342433 |fechaacceso=18 de octubre de 2018}}
*{{cita publicación |apellidos=Manley |nombre=D.M. |enlaceautor= |año=2005 |título=Status of baryon spectroscopy |volumen=5 |número= |páginas=230–237 |ubicación= |editorial=Journal of Physics |issn= |bibcode=2005JPhCS...9..230M |doi=10.1088/1742-6596/9/1/043 |fechaacceso=18 de octubre de 2018}}
*{{cita publicación |apellidos=Garcilazo |nombre=H. |apellidos2=Valcarce |nombre2=Vijande |enlaceautor= |año=2007 |título=Faddeev study of heavy-baryon spectroscopy |volumen=34 |número=5 |páginas=961–976 |ubicación= |editorial=Journal of Physics |issn= |bibcode= |doi=10.1088/0954-3899/34/5/014 |fechaacceso=18 de octubre de 2018}}

== Enlaces externos ==
{{wikcionario}}

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Bariones| ]]