Baryon on mikä tahansa useista subatomisista hiukkasista, jotka koostuvat kolmesta pienemmästä hiukkasesta, joita kutsutaan kvarkkeiksi. Luokka sisältää tutut protonit ja neutronit sekä useita epätavallisia ja lyhytikäisiä hiukkasia. Baryonit kuuluvat suureen perheeseen, hadroneihin, joka koostuu kaikista hiukkasista, jotka on tehty kvarkkeista ja jotka ovat vuorovaikutuksessa vahvan voiman kanssa tunnetun perusvoiman kanssa.
Tähtitieteilijät kutsuvat tavallista ainetta – kaikkea ympärillämme olevaa – baryoniseksi aineeksi, koska se saa massansa ylivoimaisesti baryoneista: tavallinen aine koostuu enimmäkseen atomeista. Atomit koostuvat enimmäkseen protoneista, neutroneista ja elektroneista; baryoniset protonit ja neutronit ovat paljon raskaampia kuin ei-baryoniset elektronit. Sana baryon tulee kreikan kielestä “raskasta”, koska hiukkasten uskottiin aikoinaan olevan massiivisin subatomisista hiukkasista.
Kaikki tunnetut baryonit ovat triquarkkeja, hiukkasia, jotka koostuvat kolmesta kvarkista ja vain kolmesta kvarkista. Koska jokaisella subatomisella hiukkasella on hiukkasvastainen hiukkanen, jotkut tutkijat arvelevat, että baryoneja voitaisiin valmistaa myös suuremmasta määrästä kvarkkeja ja antikvarkeja, kunhan ylimääräiset hiukkaset kumoavat toisiaan, jolloin tuloksena on yhteensä kolme. Esimerkiksi jotkut olettavat, että on olemassa pentakvarkeja, jotka koostuvat neljästä kvarkista ja antikarkista. Antikvarki kumoaisi neljännen kvarkin vaikutukset, mikä johtaisi baryonin rakenteeseen. Näitä eksoottisempia hiukkasia ei ole koskaan havaittu luonnossa.
Kvarkeja tunnetaan kuusi eri tyyppiä: ylös, alas, outo, viehätys, ylhäältä ja alhaalta. Baryonit luokitellaan niiden sisältämien kvarkkien mukaan. Tunnettuja perheitä on kuusi:
Nukleonit, mukaan lukien protoni ja neutroni, sisältävät kolme ylös- tai alas -kvarkia.
Delta -baryonit sisältävät myös kolme ylös- tai alas -kvarkia, mutta ovat paljon vähemmän vakaita kuin nukleonit.
Lambda -baryonit sisältävät yhden ylös, yhden alas ja yhden lisäkvarkin.
Sigma -baryonit sisältävät kaksi ylös- tai alas -kvarkia ja yhden outon kvarkin.
Xi -baryonit sisältävät yhden ylös- tai alas -kvarkin ja kaksi outoa kvarkia.
Omega -baryonit eivät sisällä ylös- tai alas -kvarkkeja.
Baryonin numero viittaa hiukkasten määrään kokeellisessa skenaariossa. Koska kvarkit eivät voi olla “vapaita”, vaan ne voivat esiintyä vain yhdessä muiden kvarkkien kanssa, mikä tahansa reaktio, jossa baryoneja hajotetaan, johtaa kvarkkien yhdistymiseen uusien baryonien muodostamiseksi. Tästä syystä luvun on oltava sama sekä ennen jokaista hiukkasreaktiota että sen jälkeen.
Kuten kaikissa muissakin hiukkasissa, jokaisessa baryonissa on antihiukkasia. Baryonit ovat ilmeisesti paljon yleisempiä maailmankaikkeudessa kuin antiaryonit. Tämä ero on seurausta tuntemattomasta prosessista varhaisessa maailmankaikkeudessa, jonka tutkijat ovat alustavasti leimanneet baryogeneesiksi. Kullekin vasta -aineelle on osoitettu negatiivinen baryoniluku; kun jokin hiukkanen törmää sen hiukkasvastaiseen, molemmat tuhoutuvat energiaräjähdyksessä.