Глуон

Глуони /ˈɡluːɒnz/ се елементарните честички, кои дејствуваат како честичките за размена (или релативен бозон) на силна сила помеѓу кваркови, аналогно на размена на фотони во електромагнетната сила помеѓу две наелектризирани честички.^[6] Лаички речено, „лепипни“ кваркови заедно, ги формираат протоните и неутроните.

Глуон

Дијаграм 1: Во Фајмановите дијаграми, оддаденмите глуони се претставени како завој. Овој дијаграм ја опишува поништувањето на електронот и позитронот.
Состав	Елементарна честичка
Статистика	Бозон
Заемодејства	Силна интеракција
Симбол	g
Предвиденна	Мареј Гел-Ман (1962)[1]
Откриена	e+e− → Υ(9.46) → 3g: 1978 во DORIS (DESY) од Плутон експерименти (види дијаграм 2[2]) и e+e− → qqg: 1979 во PETRA (DESY) од TASSO, MARK-J, JADE и Плутон експерименти (види дијаграм 1[3])
Видови	8
Маса	0 (теоретстка вредност)[4] < 0,0002 eV/c2 (експериментална граница)[5]
Ел. полнеж	0 e[4]
Боен полнеж	октет (8 линеарно независни типови)
Спин	1

Во техничка смисла, глуоните се векторски бозони за мерење кои посредуваат силна интеракција на кварковите во квантната хромодинамика (QCD). Глуоните самите ја носат бојата на силната интеракција. За разлика од фотонот, кој стои во електромагнетни интеракција, тој нема електричен полнеж. Затоа глуоните учествуваат во силна интеракција во прилог на тоа да посредуваат, правење QCD кое е значително потешко да се анализира од QED (квантната електродинамика).

Својства

Дијаграм 2: e⁺e⁻ → Υ(9.46) → 3g

Глуонот е векторски бозон; како и фотонот, има спин 1. Додека масивните спин-1 честички имаат три подрачја на поларизација, бозони massless мерач како глуон имаат само две поларизациони подрачја бидејќи мерачот бара разновидната поларизација да биде попречна. Во квантната теорија за поле, непрекинат мерач бара бозоните да имаат маса нула (експеримент ја ограничува масата на остатокот од глуонот за помалку од неколку meV/c²). Глуонот има вродено негативно пресликување.

Нумерологијата на глуони

За разлика од еден фотон на QED или трите W и Z бозони на слабите интеракции, постојат осум независни видови глуон во QCD.

Ова може да биде тешко да се разбере интуитивно. Кварковите носат три типа на полнење во боја; антикварковите носат три типа на антибои. Глуоните може да се сметаат за носење во боја и антибоја, но за правилно да се разбере како тие се во комбинација, потребно е да се разгледа на математиката на полнење во боја во повеќе детали.

Полнење на боја и суперпозиција

Во квантната механика, делови на честички може да се додадат во согласност со принципот на суперпозиција; што значи, тие можат да бидат во "комбинирани делови" со веројатност, ако одредени количини се мерливи, на давање неколку различни исходи. Релевантна илустрација во конкретниот случај ќе биде глуонот со боја што е опишано од страна на делот:

${\displaystyle (r{\bar {b}}+b{\bar {r}})/{\sqrt {2}}.}$

Ова се чита како "црвено-сино-антиплаво плус антицрвено". (Потребен е факторот на квадратен корен од два за нормализација, детаљ што не е од суштинско значење за да се разбере во оваа дискусија.) Ако за еден некако е во можност да се направи директно мерење на бојата на глуонот во ова подрачје, нема да има 50% шанси за тоа има црвена боја- антисино полнење и 50% шанса на сина-боја антицрвен набој.

Бојата на молекуларниот дел

Често е кажано дека силната стабилна интеракција честички (како што протонот и неутронот, односно хадроните) забележан во природата се "бледи", но, поточно тие се во "боја молекуларниот" дел, која е математички аналогно на спин.^[7] Таквите системи дозволуваат интеракција со друга боја поткошули, но не и со други бои држави; затоа што не постојат голем дострел глуон интеракции, ова покажува дека глуони во молекуларниот делови не постојат или.^[7]

Бојата на молекуларниот дел е:^[7]

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

Односно, ако некој може да се измери со бојата, нема да има еднакви веројатности за тоа што тоа е црвено-антицрвено, сино-антисино или зелено-антизелено.

Осум бои на глуонот

Постојат осум делови во боја, кои кореспондираат со "осум видови" или "осум бои" на глуони. Бидејќи деловите може да се мешаат, како што беше дискутирано погоре, постојат многу начини на презентирање на овие делови, кои се познати како "боја октет". Најчесто се користи:^[7]

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

Тие се еквивалентни на матриците на Гел-Ман; преодот помеѓу двете е дека црвено-антицрвено е горната лева влез матрица, црвено-антисино е горниот среден влез, сино-антизелено е средината, влезот право, и така натаму. Критичната одлика на овие посебни осум е дека тие се линеарно независни, а исто така, независно од основната; не постои начин за да додадете која било комбинација од нив за да се произведе било кој друг. (Исто така невозможно е да ги додадете за да направат rr, gg или bb^[8] инаку забранетите исто така може да се направат.) Постојат многу други можни избори, но сите се математички еквивалент, барем подеднакво комплексни, и даваат исти физички резултати.

Ограничување

Главна статија: Боја на задржување

Бидејќи глуоните самите имаат полнеж во боја, тие учествуваат во силни интеракции. Овие глуон-глуон интеракции ги ограничуваат полињата во боја да стојат како објекти наречени "флукс цевки", кои вршат постојана сила кога се протегаат. Како резултат на оваа сила, кварковите се ограничени во рамките на композитни честички наречени хадрони. Ова, всушност, го ограничува опсегот на силната интеракција до 1 × 10-15 метри, речиси со големина на атомското јадро. Надвор од одредена далечина, врзивната енергија на две кваркови флукс цевки зголемува линеарно. На доволно голема далечина, станува енергично поповолно да се повлече на кварк-антикварк пар од вакуум наместо зголемување на должината на флуксот цевка. Глуони, исто така го делат овој простор затворени во хадроните. Една последица е дека глуоните не се директно вклучени во јадрени сили помеѓу хадроните. Силата за овие и други хадрони, се медијатори наречен мезони. Иако во нормална фаза на QCD еден глуон не може да патуваат слободно, предвидено е дека постојат хадроните кои се формираат целосно од глуони - наречен глуонски топки. Исто така, постојат претпоставки за други егзотични хадрони во кои реално глуонот (за разлика од оние кои се наоѓаат во виртуелен, обичните хадроните) ќе биде примарна состојка. Надвор од нормална фаза на QCD (на екстремни температури и притисоци), кварк-глуон плазма форми. Во таква плазма нема хадрони; кваркови и глуони стануваат слободни честички.

Експериментални набљудувања

Кварковите и глуоните (во боја) се манифестираат со распрснување во повеќе кваркови и глуони, кои за возврат се хадронизираат во нормални (безбојна) честички, во корелација со авиони. Како што е прикажано во 1978 на летните конференции^[2] детекторот Плутон кога електрон-позитрон, забрзувачот на DORIS (DESY) се произведе првиот доказ дека хадроникот се распаѓа на многу тесна резонанца Υ (9.46) може да се толкува како топологии три-џет настан произведени од страна на три глуони. Подоцна објавени анализи од страна на истиот експеримент го потврдија ова толкување, а исто така се вртат 1 како природата на глуонот^[9][10] (види го и сеќавање^[2] и Плутон експериментите).

Во текот на летото 1979 година на повисоки енергии на електрон-позитрон забрзувачот на ПЕТРА (DESY) повторно беа забележани три-џет топологии, сега се толкува како операција глуон bremsstrahlung, сега јасно видливи, со Тассо,^[11] МАРК-J ^[12] и Плутон експерименти^[13] (подоцна во 1980 година, исто така, од страна на Jade^[14]). Спин 1 на глуонот беше потврден во 1980 година од страна Tasso^[15] и Плутон експерименти^[16] (види го прегледот^[3]). Во 1991 година, во наредниот експеримент на прстен LEP складирање во ЦЕРН повторно потврди овој резултат.^[17]

Глуонит играат важна улога во основната силна интеракција помеѓу кваркови и глуони, опишана од QCD и студирал особено на електрон-протон Collider ХЕРА во DESY. Бројот и интензитетот дистрибуција на глуони во протонот (глуон густина) се мери од страна на два експерименти, H1 и Зевс,^[18] во 1996 година до денес (2012). Придонесот на глуонот да се вртат на протонот е испитуван од страна на експериментот HERMES во ХЕРА.^[19] густина на глуонот во протон (кога се однесуваат хадронски), исто така, се мери.^[20]

Бојното ограничување е потврдена од страна на неуспехот на слободните пребарувања кварк (пребарувања на дробните промени). Кварковите кои вообичаено се произведени во парови (кварк + антикварк) за да се компензира квантната боја и вкус на броеви; сепак во Фермилаб се покажа (технички ова сè уште вклучува производство пар, но кварк и антикварк се од различни вкус).^[21] Не глуонски топки е докажано.

Во 2000 година во ЦЕРН СПС ^[22] во тешки-јонски судири, и тоа подразбира нова состојба на материјата: кварк-глуон плазма, што е помалку во интеракција отколку во јадрото, речиси како во течност. Таа беше пронајдена во релативистички Тешки Јон Collider (RHIC) во Брукхевен во годините 2004-2010 од страна на четири паралелни експерименти.^[23] А кварк-глуон плазмата беше потврдена на ЦЕРН Large Hadron Collider (LHC) од страна на три експерименти ALICE, ATLAS и CMS во 2010 година.^[24]

Континуирано електронскиот сноп на Џеферсон во лабораторија, исто така, повика на објектот на Томас Џеферсон Националната акцелераторска, во Њупорт Њуз, Вирџинија е една од 10 Министерство за енергетика објекти прави истражување за глуони. Лабораторија Вирџинија се натпреварува со друг објект во Лонг Ајленд, Њујорк, Брукхевен Националната лабораторија за средства за изградба на нов електронски-јонски.^[25]

Поврзано

• Кварк
• Хадрон
• Месон
• Баждарен бозон
• Кварков модел
• Квантна хромодинамика
• Кварк-глуон плазма
• Боја на задржување
• Глуон поле
• Глуон поле на силен тензор
• Егзотични Хадрони
• Стандарден модел
• Три-џет настани
• Длабоконерастегливо расејување