Глюон


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.

Содержание

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 Nf 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

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

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



Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

Смотреть что такое "Глюон" в других словарях:

  • ГЛЮОН — ГЛЮОН, разновидность элементарных частиц. Полагают, что они «склеивают» КВАРКИ фундаментальные частицы, которые, объединяясь, образуют такие ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ, как ПРОТОНЫ и НЕЙТРОНЫ. Глюоны играют такую же роль в процессе сильного ЯДЕРНОГО… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • глюон — сущ., кол во синонимов: 2 • люксон (4) • частица (128) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • глюон — gliuonas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gluon vok. Gluon, n rus. глюон, m pranc. gluon, m …   Fizikos terminų žodynas

  • глюон — кварки и глюоны мельчайшие частицы, из которых состоит материя …   Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого

  • КВАНТОВАЯ ХРОМОДИНАМИКА — (КХД), квантовополевая теория сильного вз ствия кварков и глюонов, построенная по образу квант. электродинамики (КЭД) на основе «цветовой» калибровочной симметрии. В отличие от КЭД, фермионы в КХД имеют дополнит. степень свободы квант. число,… …   Физическая энциклопедия

  • УДЕРЖАНИЕ ЦВЕТА — (пленение «цвета»), в теории сильного вз ствия гипотетич. св во, призванное объяснить эксперим. факт отсутствия свободных «цветных» кварков и «цветных» адронов (все адроны явл. «бесцветными» комбинациями либо трёх кварков, либо кварка и… …   Физическая энциклопедия

  • Квантовая хромодинамика — (КХД)  калибровочная теория квантовых полей, описывающая сильное взаимодействие элементарных частиц. Наряду с электрослабой теорией КХД составляет общепринятый в настоящее время теоретический фундамент физики элементарных частиц …   Википедия

  • Бозон (элементарная частица) — Бозон (от фамилии физика Бозе) частица (квазичастица) с целым значением спина. Бозоны, в отличие от фермионов, подчиняются статистике Бозе Эйнштейна, которая допускает, чтобы в одном квантовом состоянии могло находиться неограниченное количество… …   Википедия

  • Список частиц — Это список частиц в физике элементарных частиц, включающий не только открытые, но и гипотетические элементарные частицы, а также составные частицы, состоящие из элементарных частиц. Содержание 1 Элементарные частицы 1.1 Стандартная модель …   Википедия

  • Бозон — У этого термина существуют и другие значения, см. Бозон (значения). Бозон (от фамилии физика Бозе)  частица с целым значением спина. Термин был предложен физиком Полем Дираком[1]. Бозоны, в отличие от фермионов, подчиняются статистике… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.