En baryon är vilken som helst av ett antal subatomära partiklar som består av tre mindre partiklar, kallade kvarkar. I kategorin ingår den välbekanta protonen och neutronen, samt ett antal ovanliga och kortlivade partiklar. Baryoner tillhör en större familj, hadronerna, som består av alla partiklar som är gjorda av kvarkar och som interagerar med den grundläggande kraften som kallas den starka kraften.
Astronomer hänvisar till vanlig materia – det som finns runt omkring oss – som baryonisk materia, eftersom den får sin massa överväldigande från baryoner: vanlig materia består till största delen av atomer. Atomer består mestadels av protoner, neutroner och elektroner; baryoniska protoner och neutroner är mycket tyngre än icke-baryoniska elektroner. Ordet baryon kommer från grekiskan för ”tung”, eftersom partiklarna en gång troddes vara de mest massiva av subatomära partiklar.
Alla kända baryoner är trikvarkar, partiklar gjorda av tre kvarkar och endast tre kvarkar. Eftersom varje subatomär partikel har en antipartikel, teoretiserar vissa forskare att baryoner också kan vara gjorda av ett större antal kvarkar och antikvarkar, så länge som de extra partiklarna tar ut varandra för att resultera i totalt tre netto. Till exempel antar vissa att det finns pentakvarkar, gjorda av fyra kvarkar och en antikvark. Antikvarken skulle upphäva effekterna av den fjärde kvarken, vilket resulterade i en baryonisk struktur. Dessa mer exotiska partiklar har aldrig observerats i naturen.
Det finns sex kända typer av kvarkar: upp, ner, konstigt, charm, topp och botten. Baryoner klassificeras efter vilka typer av kvarkar de innehåller. Det finns sex kända familjer:
Nukleoner, inklusive protonen och neutronen, innehåller tre upp- eller nedkvarkar.
Deltabaryoner innehåller också tre upp- eller nerkvarkar, men är mycket mindre stabila än nukleonerna.
Lambdabaryoner innehåller en upp, en ner och en extra kvarg.
Sigma-baryoner innehåller två upp- eller nedkvarkar och en märklig kvark.
Xi-baryoner innehåller en upp- eller nerkvark och två konstiga kvarkar.
Omega baryoner innehåller inga upp- eller nerkvarkar.
Baryontalet hänvisar till antalet partiklar som finns i ett experimentellt scenario. Eftersom kvarkar inte kan vara ”fria”, utan bara kan existera i kombination med andra kvarkar, kommer varje reaktion där baryoner bryts ned att resultera i att kvarkarna rekombineras för att bilda nya baryoner. Av denna anledning måste antalet vara detsamma både före och efter varje partikelreaktion.
Som med alla andra partiklar har varje baryon en antipartikel. Baryoner är tydligen mycket vanligare i universum än antibaryoner. Denna diskrepans är resultatet av en okänd process i det tidiga universum som forskare preliminärt har kallat baryogenes. Varje antibaryon tilldelas ett baryonnummer negativt; när någon partikel kolliderar med sin antipartikel, förstörs båda i en explosion av energi.