Глюон

Глюон
Символ:	g
Состав:	Элементарная частица
Семья:	Бозон
Группа:	Калибровочный бозон
Участвует во взаимодействиях:	Cильное, гравитационное
Теоретически обоснована:	Гелл-Манн, Цвейг (1964)
Обнаружена:	1979
Кол-во типов:	8
Масса:	0
Электрический заряд:	0
Цветовой заряд:	$r\bar{r}, g\bar{g}, b\bar{b}, r\bar{g}, r\bar{b}, g\bar{b}$
Спин:	1
Кол-во спиновых состояний:	2

Глюо́ны (англ. gluon от glue — клей) — элементарные частицы, являющиеся причиной взаимодействия кварков, а также косвенно ответственные за соединение протонов и нейтронов в атомном ядре.

Говоря техническим языком, глюоны — это векторные калибровочные бозоны, непосредственно отвечающие за сильное цветовое взаимодействие между кварками в квантовой хромодинамике (КХД). В отличие от нейтральных фотонов в квантовой электродинамике (КЭД), глюоны сами несут цветовой заряд и, таким образом, участвуют в сильных взаимодействиях, а не только переносят их. Глюон обладает способностью делать это, так как он несёт в себе цветовой заряд, тем самым взаимодействуя с самим собой, что делает КХД значительно более сложной для понимания, чем КЭД.

Свойства

Глюон — это квант векторного поля в КХД. Он не имеет массы. Как и фотон, он обладает единичным спином. В то время, как массивные векторные (то есть обладающие единичным спином) частицы имеют три состояния поляризации, безмассовые калибровочные бозоны, такие, как глюон и фотон, имеют только две возможных поляризации из-за того, что калибровочная инвариантность требует поперечной поляризации. В квантовой теории поля ненарушенная калибровочная инвариантность требует, чтобы калибровочный бозон был безмассовым (эксперимент ограничивает массу глюона сверху значением не более нескольких МэВ). Глюон обладает отрицательной внутренней чётностью и нулевым изоспином. Он является античастицей самому себе.

Нумерология глюонов

В отличие от единственного фотона в КЭД или трёх W- и Z-бозонов, переносящих слабое взаимодействие, в КХД существует 8 независимых типов глюонов.

Кварки могут нести три типа цветового заряда; антикварки — три типа антицветового. Глюоны могут быть осмыслены как носители одновременно цвета и антицвета, либо как объяснение изменения цвета кварка во время взаимодействий. Исходя из того, что глюоны несут ненулевой цветовой заряд, можно подумать, что существует только шесть глюонов. Но на самом деле их восемь, так как говоря техническим языком, КХД — это калибровочная теория с SU(3)-симметрией. Кварки представлены как поля спиноров в N_f ароматах, каждый в фундаментальном представлении (триплет, обозначается 3) цветовой калибровочной группы, SU(3). Глюоны являются векторными полями в присоединённом представлении (октеты, обозначаются 8) цветовой SU(3)-группы. Вообще говоря, для калибровочной группы число переносчиков взаимодействия (таких как фотоны и глюоны) всегда равно размерности присоединённого представления. Для простого случая SU(N) размерность этого представления равна N²-1.

В терминах теории групп утверждение, что синглетные по цвету глюоны отсутствуют, является просто заявлением, что квантовая хромодинамика имеет симметрию SU(3), а не U(3). Априорных причин для предпочтения той или другой группы нет, но эксперимент согласуется лишь с SU(3).

Цветные глюоны:

$g_1=(r\bar{b}+b\bar{r})/\sqrt{2}$		$g_2=-i(r\bar{b}-b\bar{r})/\sqrt{2}$
$g_4=(r\bar{g}+g\bar{r})/\sqrt{2}$		$g_5=-i(r\bar{g}-g\bar{r})/\sqrt{2}$
$g_6=(b\bar{g}+g\bar{b})/\sqrt{2}$		$g_7=-i(b\bar{g}-g\bar{b})/\sqrt{2}$

Бесцветные глюоны:

$g_3=(r\bar{r}-b\bar{b})/\sqrt{2}$

$g_8=(r\bar{r}+b\bar{b}-2g\bar{g})/\sqrt{6}$

Третье бесцветное состояние:

$(r\bar{r}+b\bar{b}+g\bar{g})/\sqrt{3}$

не существует.

Ограничения

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Экспериментальные наблюдения

Первое прямое экспериментальное доказательство существования глюонов было получено в 1979 году, когда в экспериментах на электрон-позитронном коллайдере PETRA в исследовательском центре DESY (Гамбург, ФРГ) были обнаружены события с тремя адронными струями, две из которых порождались кварками и третья — глюоном. Косвенное доказательство существования глюонов было получено на десять лет раньше при количественном анализе процесса глубоко неупругого рассеяния электронов на протоне/нейтроне, проведённом в американской лаборатории SLAC.

Конфайнмент

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Свободные кварки до сих пор не наблюдались, несмотря на многолетние попытки, аналогичная ситуация и с глюонами. Однако в Фермилабе было статистически обнаружено одиночное рождение топ-кварка (его время жизни слишком мало, чтобы образовывать связанные состояния). Существуют некоторые указания на существование экзотических адронов, имеющих число валентных кварков больше 3. Предсказываемый глюбол (частица, состоящая из одних глюонов) пока не был обнаружен. В 2005 году на релятивистском коллайдере тяжёлых ионов RHIC была получена кварк-глюонная плазма.

Ссылки

• Сводная таблица свойств глюона (англ.) Particle Data Group

Частицы в физике

 

Элементарные частицы	Фермионы Кварки u · d · c · s · t · b Лептоны e− · e+ · μ− · μ+ · τ− · τ+ · νe · νe · νμ · νμ · ντ  · ντ Бозоны Калибровочные бозоны γ · g · W-бозон · Z-бозон бозоны Хиггса H0 Другие Ду́хи Гипотетические Суперпартнёры Гейджино Чарджино · Глюино · Гравитино · Нейтралино Другие Аксино · Хиггсино · Сфермион Другие A0 · Дилатон · G · J · Тахион · X · X (4140) Y · W’ · Z’ · Стерильное нейтрино
Составные частицы	Адроны Барионы / Гипероны Нуклоны (p · p · n · n)  · Δ · Λ · Σ · Ξ · Ω Мезоны / Кварконии π · ρ · η · η′  · φ · ω  · J/ψ · ϒ · θ · K · B · D · T Другие Атомные ядра · Атомы · Экзотические атомы (Позитроний · Мюоний · Кварконий) · Молекулы Гипотетические Экзотические адроны Экзотические барионы Дибарион · Пентакварк Экзотические мезоны Глюбол · Тетракварк Другие Мезонная молекула · Померон
Квазичастицы	Солитон Давыдова · Экситон · Биэкситон · Магнон · Фонон · Плазмон · Поляритон · Полярон · Примесон · Ротон · Биротон · Дырка · Электрон · Куперовская пара · Орбитон · Трион · Фазон · Флуктуон · Энион · Холон и спинон
Списки	Список частиц · Список квазичастиц · Список барионов · Список мезонов · История открытия частиц