Το βαρυόνιο είναι οποιοδήποτε από έναν αριθμό υποατομικών σωματιδίων που αποτελούνται από τρία μικρότερα σωματίδια, που ονομάζονται κουάρκ. Η κατηγορία περιλαμβάνει τα γνωστά πρωτόνια και νετρόνια, καθώς και μια σειρά από ασυνήθιστα και βραχύβια σωματίδια. Τα βαρυόνια ανήκουν σε μια μεγαλύτερη οικογένεια, τα αδρόνια, τα οποία αποτελούνται από όλα τα σωματίδια που αποτελούνται από κουάρκ και τα οποία αλληλεπιδρούν με τη θεμελιώδη δύναμη που είναι γνωστή ως ισχυρή δύναμη.
Οι αστρονόμοι αναφέρουν τη συνηθισμένη ύλη – την ουσία που υπάρχει παντού γύρω μας – ως βαρυονική ύλη, επειδή αντλεί τη μάζα της σε μεγάλο βαθμό από τα βαρυόνια: η συνηθισμένη ύλη αποτελείται κυρίως από άτομα. Τα άτομα αποτελούνται κυρίως από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα βαρυονικά πρωτόνια και τα νετρόνια είναι πολύ βαρύτερα από τα μη βαρυονικά ηλεκτρόνια. Η λέξη βαρυόνιο προέρχεται από την ελληνική λέξη «βαρύ», επειδή κάποτε πίστευαν ότι τα σωματίδια ήταν τα πιο ογκώδη από τα υποατομικά σωματίδια.
Όλα τα γνωστά βαρυόνια είναι τρικουάρκ, σωματίδια που αποτελούνται από τρία κουάρκ και μόνο τρία κουάρκ. Δεδομένου ότι κάθε υποατομικό σωματίδιο έχει ένα αντισωματίδιο, ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν ότι τα βαρυόνια θα μπορούσαν επίσης να αποτελούνται από μεγαλύτερους αριθμούς κουάρκ και αντικουάρκ, εφόσον τα επιπλέον σωματίδια αλληλοεξουδετερώνονται και καταλήγουν σε ένα καθαρό σύνολο τριών. Για παράδειγμα, κάποιοι υποθέτουν την ύπαρξη πεντακουάρκ, φτιαγμένων από τέσσερα κουάρκ και ένα αντικουάρκ. Το αντικουάρκ θα ακύρωνε τις επιπτώσεις του τέταρτου κουάρκ, με αποτέλεσμα μια βαρυονική δομή. Αυτά τα πιο εξωτικά σωματίδια δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ στη φύση.
Υπάρχουν έξι γνωστά είδη κουάρκ: πάνω, κάτω, παράξενα, γοητεία, πάνω και κάτω. Τα βαρυόνια ταξινομούνται ανάλογα με τους τύπους κουάρκ που περιέχουν. Υπάρχουν έξι γνωστές οικογένειες:
Τα νουκλεόνια, συμπεριλαμβανομένου του πρωτονίου και του νετρονίου, περιέχουν τρία κουάρκ προς τα πάνω ή προς τα κάτω.
Τα βαρυόνια Δέλτα περιέχουν επίσης τρία κουάρκ προς τα πάνω ή προς τα κάτω, αλλά είναι πολύ λιγότερο σταθερά από τα νουκλεόνια.
Τα βαρυόνια λάμδα περιέχουν ένα πάνω, ένα κάτω και ένα επιπλέον κουάρκ.
Τα βαρυόνια Σίγμα περιέχουν δύο κουάρκ προς τα πάνω ή προς τα κάτω και ένα περίεργο κουάρκ.
Τα βαρυόνια Xi περιέχουν ένα πάνω ή κάτω κουάρκ και δύο περίεργα κουάρκ.
Τα βαρυόνια ωμέγα δεν περιέχουν κουάρκ προς τα πάνω ή προς τα κάτω.
Ο αριθμός βαρυονίου αναφέρεται στον αριθμό των σωματιδίων που υπάρχουν σε ένα πειραματικό σενάριο. Επειδή τα κουάρκ δεν μπορούν να είναι «ελεύθερα», αλλά μπορούν να υπάρχουν μόνο σε συνδυασμό με άλλα κουάρκ, οποιαδήποτε αντίδραση στην οποία αποσυντίθενται τα βαρυόνια θα έχει ως αποτέλεσμα τα κουάρκ να ανασυνδυαστούν για να σχηματίσουν νέα βαρυόνια. Για το λόγο αυτό, ο αριθμός πρέπει να είναι ίδιος τόσο πριν όσο και μετά από κάθε σωματιδιακή αντίδραση.
Όπως με όλα τα άλλα σωματίδια, κάθε βαρυόνιο έχει ένα αντισωματίδιο. Τα βαρυόνια είναι προφανώς πολύ πιο κοινά στο σύμπαν από τα αντιβαρυόνια. Αυτή η ασυμφωνία είναι το αποτέλεσμα μιας άγνωστης διαδικασίας στο πρώιμο σύμπαν, την οποία οι επιστήμονες έχουν ονομάσει δοκιμαστικά βαρυογένεση. Σε κάθε αντιβαρυόνιο εκχωρείται ένας αριθμός βαρυονίου με αρνητικό ένα. όταν οποιοδήποτε σωματίδιο συγκρούεται με το αντισωματίδιο του, και τα δύο καταστρέφονται σε μια έκρηξη ενέργειας.