Gluone

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Gluone
Composizione: Particella elementare
Famiglia: Bosone
Gruppo: Bosone di gauge
Interazione: Interazione forte
Num. tipi: 8
Massa: 0
Carica elettrica: 0
Carica di colore: non zero
Spin: 1
Num. di stati di spin: 2


In fisica, i gluoni sono le particelle elementari, responsabili della forza nucleare forte. Essi tengono uniti assieme i quark, per formare gli adroni, ovvero tutte le particelle soggette all`interazione forte, ad esempio i protoni e neutroni; la loro carica elettrica è zero, il loro spin è 1 (sono bosoni vettori), generalmente si assume che abbiano massa zero. I gluoni sono responsabili della stabilità del nucleo atomico.

Una loro combinazione si chiama glueball, palla di colla, gioco di parole con gluone, colla e palla.

Quando due quark si scambiano un gluone, la loro carica di colore cambia; il gluone porta una carica anti-colore per compensare la vecchia carica di colore del quark, e la nuova carica di colore dell'altro quark. Poiché i gluoni stessi sono portatori di una carica di colore, essi possono interagire con altri gluoni, il che rende l'analisi matematica della forza nucleare forte abbastanza complicata.

In termini tecnici, sono bosoni di gauge vettoriali che mediano l'interazione forte tra la carica di colore dei quark nella cromodinamica quantistica (QCD). A differenza del fotone neutro nella elettrodinamica quantistica (QED) i gluoni partecipano essi stessi all'interazione forte. Infatti i gluoni hanno una carica di colore, facendo diventare la QCD più difficile della QED.

Le prime tracce sperimentali dei gluoni furono trovate all'inizio degli anni ottanta nell'electron-positron-collider PETRA del DESY di Amburgo, quando vennero riscontrate prove di una struttura a tripla emissione; la terza emissione venne attribuita all'emissione di un gluone da parte di uno dei quark prodotti.


Indice

[modifica] Carica di colore

Nella fisica delle particelle la carica di colore è una proprietà dei quark e dei gluoni che sono in relazione con la loro interazione forte nel contesto della cromodinamica quantistica (QCD: quantum chromodynamics). Ciò è analogo alla nozione di carica elettrica delle particelle, ma a causa di problemi matematici della QCD, vi sono numerose differenze tecniche. Il colore di quark e gluoni non ha nulla a che vedere con i colori percepiti dall'occhio umano.

Poco dopo la proposta dell'esistenza dei quark avvenuta nel 1964, Oscar W. Greenberg avanzò il concetto di carica di colore per spiegare come quark con caratteristiche identiche possono coabitare all'interno degli adroni e al contempo soddisfare il principio di esclusione di Pauli.


[modifica] Composizione dei gluoni

I gluoni hanno due componenti di carica di colore: un colore e un anti-colore. Chiamando r, g, b le componenti rosse, verdi (dall`inglese green) e blu i gluoni base possibili sono:

r \bar r, r \bar g, r \bar b, g \bar r, g \bar g, g \bar b, b \bar r, b \bar g, b \bar b

Una possibile base di gluoni è la seguente:

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

Un`altra possibile scelta della base di gluoni è:

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

Quindi vi sono in realtà solo 8 gluoni indipendenti.

[modifica] Bibliografia

  • Grozin, A., " Heavy quark effective theory" Berlin etc. Springer, 2004, ISBN 3-540-20692-2
  • Kaufmann(ed), Scientific American: Particles & Fields (special edition), 1980

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