Behoud van baryongetal

Gelukkig is ook het proton stabiel. De levensduur is voor een groot aantal vervalkanalen⁴⁸ gemeten, en is groter dan 10$^{30}$ jaar. Enkele voorbeelden zijn

$$\begin{array}{rll} p & \rightarrow e^+\pi^0 &     \tau > ... ...     \tau > 0.6 \times 10^{30}  {\rm jaar}. \\ \end{array}$$ (707)

Tegenwoordig wordt met de allergrootste inspanning gezocht naar het verval van het proton, omdat bepaalde theoretische modellen een eindige levensduur $\tau_p$ van het proton van ongeveer $10^{33}$ jaar voorspellen. Tot nu toe kon er geen eenduidig protonverval aangetoond worden. Het bovenstaande is een van de redenen, waarom men, volledig analoog aan het ladingsgetal $Q$, een baryongetal $B$ invoert, dat strikt behouden is. We willen echter op een verschil wijzen: in een veldentheorie met een lokale ijksymmetrie volgt uit een exact behouden grootheid (zoals bijvoorbeeld de lading) het bestaan van een veld (een ijkveld) met een lange dracht, dat aan deze lading koppelt. Tot nu toe kon er echter geen wisselwerking met lange dracht gevonden worden, die verbonden is met het baryongetal: het equivalentieprincipe verlangt dat de verhouding van zware en trage massa voor alle objecten gelijk is. Dit heeft men bijvoorbeeld voor de elementen Al en Pt met een nauwkeurigheid van ongeveer $10^{-12}$ gecontroleerd. Omdat voor deze beide elementen de verhouding van massa en baryongetal, vanwege de verschillende bindingsenergieën, aanzienlijk verschillend is, volgt hieruit dat de bewuste koppeling aan het baryongetal zeker een factor $10^9$ zwakker is dan de gravitatie.

Bij het verval van het neutron zijn de lading, baryongetal (en leptongetal) behouden.

$$\begin{array}{llllllll} & n & \rightarrow & p & + & e^- & ... ... 0 \\ L_e  :  & 0 & = & 0 & + & 1 & - & 1 \\ \end{array}$$ (708)

Het proton en neutron zijn de enige `gewone' deeltjes, die een baryonlading dragen. Er bestaat echter een reeks van resonanties of aangeslagen toestanden, die eveneens $B=1$ hebben: N(1440), N(1550), ..; $\Delta (1232)$, $\Delta (1620)$, ..; $\Lambda_0, \Sigma^\pm , \Sigma^0 ,  \Xi^0 , \Xi^- , \Omega^-,$ enzovoort. Al deze deeltjes zijn, zoals we tegenwoordig aannemen, uit drie quarks samengesteld, die elk een baryongetal $B = {1 \over 3}$ dragen. De corresponderende antibaryonen, die uit drie antiquarks zijn samengesteld, hebben $B=-1$. Bij alle kernen is natuurlijk het baryongetal gelijk aan het aantal nucleonen ($A$), en dus

$$B=A=N+Z.$$ (709)

In het geval van leptonen, $e^\pm , \nu_e, \bar \nu_e, \mu^\pm ,$ enzovoort en mesonen, die uit een quark-antiquark paar zijn opgebouwd, hebben we dat $B=0$. Bij alle vervalprocessen en reacties die men tot nu toe heeft waargenomen, is steeds het baryongetal behouden. We weten echter niet waarom⁴⁹.