Gluon

Gluon
Feynmanov dijagram za poništenje (anihilaciju) elektrona i pozitrona. Emitirani gluon prikazan je kao spirala.
Kompozicija:	Elementarna čestica
Čestična statistika:	Bozoni
Međudjelovanje:	Jaka nuklearna sila
Status:	8 vrsta
Simbol(i):	g
Teoretiziran:	M. Gell-Mann (1962.)[1]
Otkriven:	1978. i 1979. u DORIS (DESY) ili PLUTO pokusu[2] [3]
Masa:	0 (teorijska vrijednost); <1,3 meV/c^2 (ograničenje pokusa) [4]
Električni naboj:	0 e[5]
Boja:	oktet (8 linearno neovisnih vrsta)
Spin:	1

Animacija međudjelovanja jake nuklearne sile (ili rezidualne jake nuklearne sile). Mali obojeni dvostruki diskovi su gluoni.

Standardni model elementarnih čestica, s baždarnim i Higgsovim bozonom.

Sažetak temeljnih međudjelovanja između subatomskih čestica opisanih standardnim modelom.

'Gluon (eng. gluon, od glue ljepilo'; oznaka g) jest elementarna čestica bez mase koja prenosi temeljno jako međudjelovanje (jaka nuklearna sila) i veže kvarkove u hadronima, bozon spina 1. Međudjelovanje kvarkova prenosi se emisijom i apsorpcijom gluona, slično kao što se elektromagnetsko međudjelovanje prenosi fotonima. Razlika je u tome što fotoni nemaju električni naboj i uzajamno ne međudjeluju, a gluoni imaju 8 vrsta naboja pa među njima djeluje jaka sila. Gluone je teorijski predvidio M. Gell-Mann 1964., a pokusima su potvrđeni 1979. s pomoću gluonskih mlazova u istraživačkom središtu DESY (njemački elektronski sinkrotron) u Hamburgu.^[6] Za razliku od čestica koje prenose ostala temeljna međudjelovanja, gluoni zbog svojega jakog međudjelovanja ne postoje kao slobodne čestice, nego su dio složenih čestica koje se zovu hadroni. Zbog toga se i međudjelovanje između nukleona ne prenosi izravno gluonima, nego hadronima koji se zovu mezoni.

Objašnjenje

Znamo da se atomska jezgra atoma sastoji od protona i neutrona, čestica za koje znamo da su izgrađene od kvarkova. Budući da su neutroni čestice bez električnog naboja, protoni se, zbog pozitivnog naboja i male udaljenosti između njih, odbijaju velikom električnom silom, no ipak se jezgra atoma ne razleti. Postavlja se pitanje zašto je to tako. Razlog tomu je što je jaka nuklearna sila između kvarkova u jednom protonu i kvarkova u drugom protonu dovoljno velika da nadjača odbojnu elektromagnetsku silu između njih. Zato se jezgra atoma drži na okupu. Elementarne čestice odgovorne za jaku nuklearnu silu, to jest silu koja djeluje između kvarkova nazivaju se gluonima.

Gluoni, baš kao i kvarkovi, su čestice koje imaju boju. Kvarkovi razmjenjuju gluone u jakom međudjelovanju i stvaraju vrlo jako polje sile boje koje drži kvarkove zajedno. Kada se kvarkovi udalje jedan od drugog, polje sile boje postane jače. Prilikom međusobne razmjene gluona kvarkovi stalno mijenjaju boju. Budući da razmjena gluona mijenja boju kvarkova i budući da je boja očuvana "veličina", možemo zamisliti da gluoni, za razliku od kvarkova, nose boju i antiboju. Postoji 8 različitih kombinacija boje i antiboje koje gluoni mogu nositi. Tako na primjer, ako zeleni kvark emitira zeleni – antiplavi gluon, kvark mora promijeniti boju u plavu jer ukupna boja mora ostati zelena. Nakon emisije gluona, plava boja kvarka se poništi s antiplavom bojom gluona i preostala boja je zelena boja kvarka. Slika prikazuje Feynmanov dijagram za međudjelovanje (interakciju) između kvarkova.

Feynmanov dijagram za međudjelovanje (inerakciju) kvarkova.

Kvarkovi unutar hadrona emitiraju ili apsorbiraju veliki broj gluona u jedinici vremena, tako da ne postoji mogućnost da opazimo boju pojedinačnog kvarka. Boja kvarkova u hadronima se mijenja tako da je ukupna boja u svakom trenutku neutralna.^[7]

Bozon

Podrobniji članak o temi: Bozoni

Bozon (po S. N. Boseu) je subatomska čestica cjelobrojnoga spina koja se podvrgava Bose-Einsteinovoj statistici. Skupini bozona pripadaju fotoni, gluoni, W-bozoni, Z-bozoni, Higgsovi bozoni, gravitoni, mezoni i složenije čestice koje sadrže parni broj fermiona, na primjer atomske jezgre deuterija (²H) jer imaju spin 1 i atomske jezgre helija (⁴He) jer imaju spin 0. Elementarni bozoni su prenositelji temeljnih međudjelovanja (fundamentalnih interakcija).^[8]

Prema standardnom modelu, s obzirom na vrijednost spina, sve elementarne čestice dijele se u dvije velike grupe: fermione i bozone. U fermione spadaju elementarne čestice koje izgrađuju svu poznatu materiju (tvar) u svemiru, dok u bozone spadaju elementarne čestice koje se nazivaju baždarni bozoni. To su bozoni koji nemaju unutarnju strukturu, u potpunosti su elementarni i definiraju se kao čestice prijenosnici 3 temeljne sile prirode (jaka nuklearna sila, slaba nuklearna sila i elektromagnetska sila), ne računajući gravitaciju.^[7]

Bozon	Oznaka	Antičestica	Električni naboj Q/e	Spin	Masa (MeV/c^2)
foton	γ	sam sebi	0	1	0
W-bozon	W^-	W^+	-1	1	80,38
Z-bozon	Z	sam sebi	0	1	91,19
gluon	g	sam sebi	0	1	0
Higgsov bozon	H0	sam sebi	0	0	125,09
graviton	G	sam sebi	0	2	0

Izvori

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. ISSN 0031-899X. To se, međutim, ne odnosi na boju. Za suvremenu uporabu vidi Fritzsch, H.; Gell-Mann, M.; Leutwyler, H. Studeni 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
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. arXiv:1008.1869v3. Bibcode:2011EPJH...36..203S. doi:10.1140/epjh/e2011-10029-3
3. P. Söding. 2010. On the discovery of the gluon. European Physical Journal H. 35 (1): 3–28. Bibcode:2010EPJH...35....3S. doi:10.1140/epjh/e2010-00002-5
4. 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
5. W.-M. Yao; i dr. (Particle Data Group). 2006. Review of Particle Physics (PDF). Journal of Physics G. 33 (1): 1. arXiv:astro-ph/0601168. Bibcode:2006JPhG...33....1Y. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001
6. gluon, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. ožujka 2020.
7. Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [2], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014., pristupljeno 27. siječnja 2020.
8. bozon, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. ožujka 2020.

Vanjske poveznice

Logotip Zajedničkog poslužitelja

Zajednički poslužitelj ima stranicu o temi Gluon