Un barion este oricare dintr-un număr de particule subatomice formate din trei particule mai mici, numite quarci. Categoria include protonii și neutronii familiari, precum și o serie de particule neobișnuite și de scurtă durată. Barionii aparțin unei familii mai mari, hadronii, care este compusă din toate particulele care sunt formate din quarci și care interacționează cu forța fundamentală cunoscută sub numele de forță puternică.
Astronomii se referă la materia obișnuită – lucrurile care ne înconjoară peste tot – ca materie barionică, pentru că își derivă masa în mare parte din barioni: materia obișnuită este formată în mare parte din atomi. Atomii sunt formați în mare parte din protoni, neutroni și electroni; protonii și neutronii barionici sunt mult mai grei decât electronii nebarionici. Cuvântul barion provine din greacă pentru „grele”, deoarece odată se credea că particulele sunt cele mai masive dintre particulele subatomice.
Toți barionii cunoscuți sunt triquarci, particule formate din trei cuarci și doar trei cuarci. Deoarece fiecare particulă subatomică are o antiparticulă, unii oameni de știință teoretizează că barionii ar putea fi formați și din un număr mai mare de quarci și antiquarci, atâta timp cât particulele suplimentare se anulează reciproc, rezultând un total net de trei. De exemplu, unii pun ipoteza existenței pentaquarcilor, formați din patru cuarci și un antiquarc. Antiquarcul ar anula efectele celui de-al patrulea quark, rezultând o structură barionică. Aceste particule mai exotice nu au fost niciodată observate în natură.
Există șase tipuri cunoscute de quarci: sus, jos, ciudat, farmec, sus și jos. Barionii sunt clasificați în funcție de tipurile de quarci pe care îi conțin. Există șase familii cunoscute:
Nucleonii, inclusiv protonul și neutronul, conțin trei cuarci sus sau jos.
Barionii delta conțin și trei quarci sus sau jos, dar sunt mult mai puțin stabili decât nucleonii.
Barionii Lambda conțin unul în sus, unul în jos și un quark suplimentar.
Barionii Sigma conțin doi cuarci sus sau jos și un cuarc ciudat.
Barionii Xi conțin un quark sus sau jos și doi quarci ciudați.
Barionii Omega nu conțin quarci sus sau jos.
Numărul barion se referă la numărul de particule prezente într-un scenariu experimental. Deoarece quarcii nu pot fi „liberi”, ci pot exista doar în combinație cu alți quarci, orice reacție în care barionii sunt descompuse va avea ca rezultat recombinarea quarcilor pentru a forma noi barioni. Din acest motiv, numărul trebuie să fie același atât înainte, cât și după fiecare reacție a particulelor.
Ca și în cazul tuturor celorlalte particule, fiecare barion are o antiparticulă. Barionii sunt aparent mult mai des întâlniți în univers decât antibarionii. Această discrepanță este rezultatul unui proces necunoscut din universul timpuriu pe care oamenii de știință l-au etichetat provizoriu ca bariogeneză. Fiecărui antibarion i se atribuie un număr barion de unul negativ; când orice particulă se ciocnește de antiparticula ei, ambele sunt distruse într-o explozie de energie.