Глуон

Глуон
	Diјagram 1: У Фајнмановим дијаграмима, емитовани глуони су представљени као хеликси. Овај дијаграм приказује уништавање електрона и позитрона.
Композиција	Елементарна честица
Статистике	Бозонска
Интеракције	Јака интеракција
Симбол	g
Теорије	Мари Гел-Ман (1962)
Откривен	e e− ⊟ Υ(9.46) ⊟ 3g: 1978 у DORIS (DESY) према PLUTO експериментима (погледајте дијаграм 2); и ; e e− ⊟ qqg: 1979 у PETRA (DESY) према TASSO, MARK-J, JADE и PLUTO експериментима (погледајте дијаграм 1)
Типови	8
Маса	0 (теоријска вредност); < 1,3 meV/ (експериментални лимит)
Наелектрисање	0 e
Боја набоја	октет (8 линеарно зависних типова)
Спин	1

Глуони (енг. gluon, од glue: лепак које долази од франц. glu: лепак [од имеле] и каснолат. glus, генитив glutis, за клас. лат. gluten; ознака g) су елементарне честице који посредују између кваркова повезаних јаком интеракцијом. Глуони су безмасене ненаелектрисане бозонске честице спина 1. Јављају се у 8 врста од којих свака може бити у 3 боје, тј. постоје 24 различита типа глуона. Глуони су преносиоци јаке интеракције између кваркова, слично као што су фотони преносиоци електромагнетне интеракције између наелектрисаних честица. Кваркови повезани глуонима чине хадроне, као што су протони, неутрони и други.

Објашњење

Анимација међуделовања јаке нуклеарне силе (или резидуалне јаке нуклеарне силе). Мали обојени двоструки дискови су глуони.

Познато је да се атомско језгро атома састоји од протона и неутрона, честица за које се зна да су изграђене од кваркова. Будући да су неутрони честице без електричног набоја, протони се, због позитивног набоја и мале удаљености између њих, одбијају великом електричном силом, али ипак се језгра атома не распадају. Поставља се питање зашто је то тако. Разлог томе је што је јака нуклеарна сила између кваркова у једном протону и кваркова у другом протону довољно велика да надјача одбојну електромагнетску силу између њих. Зато се језгро атома држи на окупу. Елементарне честице одговорне за јаку нуклеарну силу, то јест силу која делује између кваркова називају се глуонима.

Глуони, баш као и кваркови, су честице које имају боју. Кваркови размењују глуоне у јаком међуделовању и стварају врло јако поље силе боје које држи кваркове заједно. Када се кваркови удаље један од другог, поље силе боје постане јаче. Приликом међусобне размене глуона кваркови стално мењају боју. Будући да размена глуона мења боју кваркова и будући да је боја очувана „величина”, може се замислити да глуони, за разлику од кваркова, носе боју и антибоју. Постоји 8 различитих комбинација боје и антибоје које глуони могу носити. Тако на пример, ако зелени кварк емитује зелени – антиплави глуон, кварк мора променити боју у плаву јер укупна боја мора остати зелена. Након емисије глуона, плава боја кварка се поништи са антиплавом бојом глуона и преостала боја је зелена боја кварка. Слика приказује Фајнманов дијаграм за међуделовање (интеракцију) између кваркова.

Кваркови унутар хадрона емитују или апсорбирају велики број глуона у јединици времена, тако да не постоји могућност да се опази боја појединачног кварка. Боја кваркова у хадронима се мења тако да је укупна боја у сваком тренутку неутрална.^[6]

Историја

Постојање глуона је експериментално потврђено 1979. године у електронском синхротрону DESY у Хамбургу у Немачкој.^[7] Откриће глуона утицало је на утемељивање квантне хромодинамике (QCD), теорије о јакој интеракцији. Основи те теорије су постављени 1973. године^[8], за шта су Дејвид Грос, Хју Дејвид Полицер и Френк Вилчек добили Нобелову награду за физику 2004. године.^[8]

Интеракција између кваркова и глуона

За разлику од свих других интеракција (електромагнетне, слабе и гравитационе), код јаке интеракције је другачије и необично то да на ниским температурама и при малим густинама, што су кваркови даље један од другог, јачина везе између њих расте. Ова особина јаке интеракције је разлог зашто слободни кваркови не постоје у природи.

На јако високим температурама и густинама кваркови и глуони чине кварк-глуонску плазму. На основу Теорије Великог праска, у милионитом делу секунде након великог праска, материја је била јако врела и јако густа, тако да се универзум састојао од кварк-глуонске плазме. Кварк-глуонска плазма се, такође, претпоставља да постоји у неутронским звездама.

Прва експериментално произведена кварк-глуонска плазма изведена је на акцелератору честица RHIC у лабораторији у Брукхејвену у Њујорку 2000. године, иако су претходно постојали покушаји да се она проузведе на акцелератору у CERN-у. Овако произведена кварк-глуонска плазма има јако кратак век трајања, реда величина $10^{-23}s$ , након чега кваркови и глуони постају довољно хладни да формирају материју у виду елементарних честица.^[9]

Бозон

Бозон (по Ш. Н. Бозеу) је субатомска честица целобројнога спина која се подвргава Бозе-Ајнштајновој статистици. Групи бозона припадају фотони, глуони, W-бозони, Z-бозони, Хиггсови бозони, гравитони, мезони и сложеније честице које садрже парни број фермиона, на пример атомска језгра деутеријума (²H) јер имају спин 1 и атомске језгре хелијума (⁴He) јер имају спин 0. Елементарни бозони су преноситељи темељних међуделовања (фундаменталних интеракција).^[10]

Према стандардном моделу, с обзиром на вредност спина, све елементарне честице деле се у две велике групе: фермионе и бозоне. У фермионе спадају елементарне честице које изграђују сву познату материју у свемиру, док у бозоне спадају елементарне честице које се називају баждарни бозони. То су бозони који немају унутрашњу структуру, у потпуности су елементарни и дефинишу се као честице преносници 3 темељне силе природе (јака нуклеарна сила, слаба нуклеарна сила и електромагнетна сила), не рачунајући гравитацију.^[11]

Бозон	Ознака	Античестица	Електрични набој Q/e	Спин	Маса (MeV/c²)
фотон	γ	сам себи	0	1	0
W-бозон	W^-	W	-1	1	80,38
Z-бозон	Z	сам себи	0	1	91,19
глуон	g	сам себи	0	1	0
Хигсов бозон	H₀	сам себи	0	0	125,09
гравитон	G	сам себи	0	2	0

Види још

Референце

^ M. Gell-Mann (1962). „Symmetries of Baryons and Mesons” (PDF). Physical Review. 125 (3): 1067—1084. Bibcode:1962PhRv..125.1067G. doi:10.1103/PhysRev.125.1067 . . This is without reference to color, however. For the modern usage see Fritzsch, H.; Gell-Mann, M.; Leutwyler, H. (новембар 1973). „Advantages of the color octet gluon picture”. Physics Letters B. 47 (4): 365—368. CiteSeerX 10.1.1.453.4712 . doi:10.1016/0370-2693(73)90625-4.
^ B.R. Stella and H.-J. Meyer (2011). „Υ(9.46 GeV) and the gluon discovery (a critical recollection of PLUTO results)”. European Physical Journal H. 36 (2): 203—243. Bibcode:2011EPJH...36..203S. S2CID 119246507. arXiv:1008.1869v3 . doi:10.1140/epjh/e2011-10029-3.
^ P. Söding (2010). „On the discovery of the gluon”. European Physical Journal H. 35 (1): 3—28. Bibcode:2010EPJH...35....3S. S2CID 8289475. doi:10.1140/epjh/e2010-00002-5.
^ ^а ^б ^в W.-M. Yao; et al. (Particle Data Group) (2006). „Review of Particle Physics” (PDF). Journal of Physics G. 33 (1): 1. Bibcode:2006JPhG...33....1Y. arXiv:astro-ph/0601168 . doi:10.1088/0954-3899/33/1/001.
^ F. Yndurain (1995). „Limits on the mass of the gluon”. Physics Letters B. 345 (4): 524. Bibcode:1995PhLB..345..524Y. doi:10.1016/0370-2693(94)01677-5.
^ Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [1], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014, pristupljeno 27. siječnja 2020.
^ Ellis, John; Karliner, Inga (1979). „Measuring the spin of the gluon in e e− annihilation”. Nuclear Physics B (на језику: енглески). 148 (1-2): 141—147. doi:10.1016/0550-3213(79)90019-1.
^ ^а ^б Gross, David J.; Wilczek, Frank (1973-11-15). „Asymptotically Free Gauge Theories. I”. Physical Review D. 8 (10): 3633—3652. doi:10.1103/PhysRevD.8.3633.
^ „PhysicsCentral”. www.physicscentral.com. Приступљено 2019-11-05.
^ bozon, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. 03. 2020.
^ Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [3], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014, pristupljeno 27. 01. 2020.

Литература

A. Ali and G. Kramer (2011). „JETS and QCD: A historical review of the discovery of the quark and gluon jets and its impact on QCD”. European Physical Journal H. 36 (2): 245—326. Bibcode:2011EPJH...36..245A. S2CID 54062126. arXiv:1012.2288 . doi:10.1140/epjh/e2011-10047-1.
Close, Frank (2004). Particle Physics: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-280434-1.
Close, Frank; Marten, Michael; Sutton, Christine (2004). The Particle Odyssey: A Journey to the Heart of the Matter. The Particle Odyssey : A Journey to the Heart of the Matter. Bibcode:2002pojh.book.....C. ISBN 9780198609438.
Ford, Kenneth W. (2005). The Quantum World. Harvard University Press.
Oerter, Robert (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume.
Schumm, Bruce A. (2004). Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-7971-5.
Close, Frank (2006). The New Cosmic Onion. Taylor & Francis. ISBN 978-1-58488-798-0.
Robinson, Matthew B.; Bland, Karen R.; Cleaver, Gerald. B.; Dittmann, Jay R. (2008). „A Simple Introduction to Particle Physics”. arXiv:0810.3328  [hep-th].
Robinson, Matthew B.; Ali, Tibra; Cleaver, Gerald B. (2009). „A Simple Introduction to Particle Physics Part II”. arXiv:0908.1395  [hep-th].
Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-60386-3.
Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3.
Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-62196-0.
Povh, Bogdan (1995). Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-86339-2.
Boyarkin, Oleg (2011). Advanced Particle Physics Two-Volume Set. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0412-4.

Спољашње везе

Fermilab
Particle physics – it matters Архивирано на сајту Wayback Machine (9. март 2011) – the Institute of Physics
Nobes, Matthew (2002) "Introduction to the Standard Model of Particle Physics" on Kuro5hin: Part 1, Part 2, Part 3a, Part 3b.

[1] M. Gell-Mann (1962). „Symmetries of Baryons and Mesons” (PDF). Physical Review. 125 (3): 1067—1084. Bibcode:1962PhRv..125.1067G. doi:10.1103/PhysRev.125.1067 . . This is without reference to color, however. For the modern usage see Fritzsch, H.; Gell-Mann, M.; Leutwyler, H. (новембар 1973). „Advantages of the color octet gluon picture”. Physics Letters B. 47 (4): 365—368. CiteSeerX 10.1.1.453.4712 . doi:10.1016/0370-2693(73)90625-4.

[SMY-2] B.R. Stella and H.-J. Meyer (2011). „Υ(9.46 GeV) and the gluon discovery (a critical recollection of PLUTO results)”. European Physical Journal H. 36 (2): 203—243. Bibcode:2011EPJH...36..203S. S2CID 119246507. arXiv:1008.1869v3 . doi:10.1140/epjh/e2011-10029-3.

[SOE-3] P. Söding (2010). „On the discovery of the gluon”. European Physical Journal H. 35 (1): 3—28. Bibcode:2010EPJH...35....3S. S2CID 8289475. doi:10.1140/epjh/e2010-00002-5.

[pdg-4] а ^б ^в W.-M. Yao; et al. (Particle Data Group) (2006). „Review of Particle Physics” (PDF). Journal of Physics G. 33 (1): 1. Bibcode:2006JPhG...33....1Y. arXiv:astro-ph/0601168 . doi:10.1088/0954-3899/33/1/001.

[5] F. Yndurain (1995). „Limits on the mass of the gluon”. Physics Letters B. 345 (4): 524. Bibcode:1995PhLB..345..524Y. doi:10.1016/0370-2693(94)01677-5.

[6] Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [1], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014, pristupljeno 27. siječnja 2020.

[7] Ellis, John; Karliner, Inga (1979). „Measuring the spin of the gluon in e e− annihilation”. Nuclear Physics B (на језику: енглески). 148 (1-2): 141—147. doi:10.1016/0550-3213(79)90019-1.

[аутоматски_генерисано1-8] а ^б Gross, David J.; Wilczek, Frank (1973-11-15). „Asymptotically Free Gauge Theories. I”. Physical Review D. 8 (10): 3633—3652. doi:10.1103/PhysRevD.8.3633.

[9] „PhysicsCentral”. www.physicscentral.com. Приступљено 2019-11-05.

[10] bozon, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. 03. 2020.

[11] Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [3], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014, pristupljeno 27. 01. 2020.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

Нормативна контрола
Државне	Немачка Израел Сједињене Државе
Остале	Енциклопедија Британика