Gluonă

Gluonă
Diagrama Feynman cu emisia unui gluon (g)
Compoziţie	Particulă elementară
Familie	Boson
grup	Boson ecartament
Interacțiuni	Interacțiune puternică
Simbol	g
N ° tipuri	8
Proprietăți fizice
Masa	0 MeV / c ² (valoare teoretică) ^[1] <20 MeV / c ² (limită experimentală) ^[2]
Incarcare electrica	0 ^[1]
Sarcina de culoare	da, octet de gluoni independenți
A învârti	1
Numărul de stări de centrifugare	2

Un gluon (din glue , în engleză pentru glue) este o particulă elementară care acționează ca o particulă de schimb (sau bosoni de măsurare ) a interacțiunii puternice dintre quarks . Este analog schimbului de fotoni în interacțiunea electromagnetică dintre două particule încărcate. ^[3] Pur și simplu, ei „lipesc” quarks împreună, formând hadroni , precum protoni și neutroni .

În termeni tehnici, gluonii sunt bosoni vectoriali , care mediază interacțiunea puternică a quarcilor în cromodinamica cuantică (QCD). Gluonii înșiși posedă sarcina de culoare a interacțiunii puternice. Acest lucru este diferit de foton, care mediază interacțiunea electromagnetică, dar nu are o încărcare electrică. Prin urmare, gluonii înșiși participă la interacțiunea puternică și o mediază, făcând QCD mult mai dificil de analizat decât QED ( electrodinamica cuantică ).

Au sarcină electrică zero, helicitate 1 și se presupune că au în general masă zero. Întrucât sunt bosoni vectoriali de ecartament, au un spin egal cu 1. Starea lor legată se numește glueball .

Concepte generale

Gluonii sunt bosoni de ecartament care mediază intensitatea culorii între sarcina de culoare a quarcilor în cromodinamica cuantică (QCD). ^[4] Fiind responsabili de atracția dintre quarcii din hadroni , precum protoni și neutroni , aceștia garantează stabilitatea nucleului atomic . ^[5]

Spre deosebire de foton , mediatorul interacțiunii electromagnetice care nu are sarcină electrică și este neutru magnetic, gluonii, fiind înzestrați cu o încărcare de culoare, sunt afectați de interacțiunea puternică. Prin urmare, gluonii pot interacționa între ei și sunt supuși fenomenului de închidere , pentru care nu pot fi izolați, ci doar în grupuri ( glueballs ). Când doi quarks schimbă un gluon, sarcina lor de culoare se schimbă.

Primele dovezi experimentale ale existenței gluonilor au fost găsite la începutul anilor 1980 în colizorul de electroni-pozitroni PETRA ^[6] al DESY ^[7] din Hamburg , când dovezile unei triple emisii (3 structuri cu jet ) în coliziuni între o electron și un proton. ^[8] În timp ce prezența a 2 jeturi a fost atribuită emisiei unei perechi de quarks antiquark, a treia emisie a fost interpretată ca emisie suplimentară a unui gluon (imediat „acoperit” într-un jet ) de către unul dintre cei doi quarks.

Sarcina de culoare

Același subiect în detaliu: încărcarea culorii .

În fizica particulelor, culoarea sau încărcarea culorii este o proprietate a quarcilor și gluonilor care este legată de interacțiunea lor puternică în contextul cromodinamicii cuantice (QCD). Acest lucru este analog noțiunii de sarcină electrică a particulelor, dar faptul că gluonul este înzestrat cu o încărcare de culoare, spre deosebire de fotonul care este neutru din punct de vedere electric, implică diferențe substanțiale formale și substanțiale între QCD (cromodinamică cuantică) și QED (electrodinamică cuantică) ), electrodinamica cuantică . Culoarea quarkului și a gluonilor nu are nimic de-a face cu culorile percepute de ochiul uman.

La scurt timp după propunerea existenței quark-urilor în 1964, Oscar W. Greenberg a avansat conceptul de încărcare a culorilor pentru a explica modul în care quark-urile cu caracteristici identice pot coexista în hadroni și, în același timp, pot satisface principiul excluderii Pauli .

Compoziția gluonilor

Gluonii au două componente de încărcare a culorii : o culoare și una anticoloră. Numind r , g , b componentele roșu, verde și albastru ( roșu, verde și albastru ), gluonii de bază posibili ar trebui să fie nouă:

r{\bar {r}},r{\bar {g}},r{\bar {b}},g{\bar {r}},g{\bar {g}},g{\bar {b}},b{\bar {r}},b{\bar {g}},b{\bar {b}}

{\ displaystyle r {\ bar {r}}, r {\ bar {g}}, r {\ bar {b}}, g {\ bar {r}}, g {\ bar {g}}, g { \ bar {b}}, b {\ bar {r}}, b {\ bar {g}}, b {\ bar {b}}}

r {\ bar r}, r {\ bar g}, r {\ bar b}, g {\ bar r}, g {\ bar g}, g {\ bar b}, b {\ bar r}, b {\ bar g}, b {\ bar b}

O posibilă bază de gluon este următoarea (octet de culoare): ^[9]

$(r{\bar {b}}+b{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle (r {\ bar {b}} + b {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}}$ $(r {\ bar {b}} + b {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}$
$-i(r{\bar {b}}-b{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle -i (r {\ bar {b}} - b {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}}$ $-i (r {\ bar {b}} - b {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}$
$(r{\bar {g}}+g{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle (r {\ bar {g}} + g {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}}$ $(r {\ bar {g}} + g {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}$
$-i(r{\bar {g}}-g{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle -i (r {\ bar {g}} - g {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}}$ $-i (r {\ bar {g}} - g {\ bar {r}}) / {\ sqrt {2}}$
$(b{\bar {g}}-g{\bar {b}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle (b {\ bar {g}} - g {\ bar {b}}) / {\ sqrt {2}}}$ $(b {\ bar {g}} - g {\ bar {b}}) / {\ sqrt {2}}$
$-i(b{\bar {g}}-g{\bar {b}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle -i (b {\ bar {g}} - g {\ bar {b}}) / {\ sqrt {2}}}$ $-i (b {\ bar {g}} - g {\ bar {b}}) / {\ sqrt {2}}$
$(r{\bar {r}}-b{\bar {b}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle (r {\ bar {r}} - b {\ bar {b}}) / {\ sqrt {2}}}$ $(r {\ bar {r}} - b {\ bar {b}}) / {\ sqrt {2}}$
$(r{\bar {r}}+b{\bar {b}}-2g{\bar {g}})/{\sqrt {6}}$ ${\ displaystyle (r {\ bar {r}} + b {\ bar {b}} - 2g {\ bar {g}}) / {\ sqrt {6}}}$ $(r {\ bar {r}} + b {\ bar {b}} - 2g {\ bar {g}}) / {\ sqrt {6}}$

O altă alegere posibilă a bazei gluonului este:

$(r{\bar {g}})$ ${\ displaystyle (r {\ bar {g}})}$ $(r {\ bar {g}})$
$(r{\bar {b}})$ ${\ displaystyle (r {\ bar {b}})}$ $(r {\ bar {b}})$
$(g{\bar {b}})$ ${\ displaystyle (g {\ bar {b}})}$ $(g {\ bar {b}})$
$(g{\bar {r}})$ ${\ displaystyle (g {\ bar {r}})}$ $(g {\ bar {r}})$
$(b{\bar {r}})$ ${\ displaystyle (b {\ bar {r}})}$ $(b {\ bar {r}})$
$(b{\bar {g}})$ ${\ displaystyle (b {\ bar {g}})}$ $(b {\ bar {g}})$
$(r{\bar {r}}-g{\bar {g}})/{\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle (r {\ bar {r}} - g {\ bar {g}}) / {\ sqrt {2}}}$ $(r {\ bar {r}} - g {\ bar {g}}) / {\ sqrt {2}}$
$(r{\bar {r}}+g{\bar {g}}-2b{\bar {b}})/{\sqrt {6}}$ ${\ displaystyle (r {\ bar {r}} + g {\ bar {g}} - 2b {\ bar {b}}) / {\ sqrt {6}}}$ $(r {\ bar {r}} + g {\ bar {g}} - 2b {\ bar {b}}) / {\ sqrt {6}}$

Deci, există de fapt doar 8 gluoni independenți.

Notă

^ ^a ^b W.-M. Yao și colab. , Review of Particle Physics ( PDF ), în Journal of Physics G , vol. 33, 2006, p. 1, DOI : 10.1088 / 0954-3899 / 33/1/001 .
^ F. Yndurain, Limite asupra masei gluonului , în Physics Letters B , vol. 345, 1995, p. 524, DOI : 10.1016 / 0370-2693 (94) 01677-5 .
^ CR Nave, The Color Force , în HyperPhysics , Georgia State University , Departamentul de Fizică. Accesat la 2 aprilie 2012 .
^ Forța puternică , la hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Adus la 13 octombrie 2019 .
^ The Color Force , la hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Adus la 13 octombrie 2019 .
^ I. Flegel, P. Söding, Douăzeci și cinci de ani de gluoni , pe Cern Courrier , 2004. Accesat la 13 septembrie 2009 .
^ R. Brandelik și colab . ( Colaborare TASSO ), Evidence for Planar Events in e ⁺ e ^- Annihilation at High Energies , în Physics Letters B , vol. 86, 1979, pp. 243–249, DOI : 10.1016 / 0370-2693 (79) 90830-X .
^ HJ Meyer, B. Stella, experimente PLUTO la DORIS și PETRA și descoperirea gluonului , su roma3.infn.it . Adus la 30 septembrie 2009 (arhivat din original la 22 iulie 2011) .
^ David J. Griffiths, Introducere în particulele elementare , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4 .

Bibliografie

David J. Griffiths, Introducere în particulele elementare , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4 .
Andrey Grozin , Heavy quark effective theory , Berlin, Springer, 2004, ISBN 3-540-20692-2 .
William Kaufmann (ed.), Particles & Fields , ed. special, Scientific American, 1980.
P. Söding, Despre descoperirea gluonului , în European Physical Journal H , vol. 35, nr. 1, 2010, pp. 3–28, DOI : 10.1140 / epjh / e2010-00002-5 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lema « gluone »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre gluonă

linkuri externe

Tabelele rezumative din „Revizuirea fizicii particulelor” , pe pdg.lbl.gov .
Glosar DESY , pe desy.de.
Jurnal de descoperire a gluonului , la symmetrymag.org .
De ce sunt opt gluoni și nu nouă? , pe math.ucr.edu .
gluone , pe treccani.it . Adus la 13 octombrie 2019 (depus de „url original 18 iulie 2019).

Controlul autorității	LCCN (EN) sh85055377 · GND (DE) 4157702-4

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica

[pdg-1] W.-M. Yao și colab. , Review of Particle Physics ( PDF ), în Journal of Physics G , vol. 33, 2006, p. 1, DOI : 10.1088 / 0954-3899 / 33/1/001 .

[2] F. Yndurain, Limite asupra masei gluonului , în Physics Letters B , vol. 345, 1995, p. 524, DOI : 10.1016 / 0370-2693 (94) 01677-5 .

[HyperPhysics-3] CR Nave, The Color Force , în HyperPhysics , Georgia State University , Departamentul de Fizică. Accesat la 2 aprilie 2012 .

[4] Forța puternică , la hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Adus la 13 octombrie 2019 .

[5] The Color Force , la hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Adus la 13 octombrie 2019 .

[25y-6] I. Flegel, P. Söding, Douăzeci și cinci de ani de gluoni , pe Cern Courrier , 2004. Accesat la 13 septembrie 2009 .

[7] R. Brandelik și colab . ( Colaborare TASSO ), Evidence for Planar Events in e ⁺ e ^- Annihilation at High Energies , în Physics Letters B , vol. 86, 1979, pp. 243–249, DOI : 10.1016 / 0370-2693 (79) 90830-X .

[8] HJ Meyer, B. Stella, experimente PLUTO la DORIS și PETRA și descoperirea gluonului , su roma3.infn.it . Adus la 30 septembrie 2009 (arhivat din original la 22 iulie 2011) .

[9] David J. Griffiths, Introducere în particulele elementare , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]