Gluone

Gluone
Composizione	Particella elementare
Famiglia	Bosone
Gruppo	Bosone di gauge
Interazione	Interazione forte
Simbolo	g
N° tipi	8
Massa	0 MeV/c2 (Valore teorico) <20 MeV/c2 (Limite sperimentale)
Carica elettrica	0
Carica di colore	non zero
Spin	1
N° stati di spin	2

In fisica i gluoni sono le particelle elementari responsabili della forza cromatica. 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) e generalmente si assume che abbiano massa zero. I gluoni sono responsabili della stabilità del nucleo atomico.

Il termine deriva dall'inglese glue (colla), in quanto tengono "incollate" altre particelle.

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 più complessa l'analisi matematica della forza nucleare forte.

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.

Carica di colore

Per approfondire, vedi Carica di colore.

Nella fisica delle particelle la carica di colore è una proprietà dei quark e dei gluoni che è 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.

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 (ottetto dei colori):

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

$-i(r\bar{b}-b\bar{r})/\sqrt{2}$

$(r\bar{g}+g\bar{r})/\sqrt{2}$

$-i(r\bar{g}-g\bar{r})/\sqrt{2}$

$(b\bar{g}-g\bar{b})/\sqrt{2}$

$-i(b\bar{g}-g\bar{b})/\sqrt{2}$

$(r\bar{r}-b\bar{b})/\sqrt{2}$

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

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.

Bibliografia

• Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4
• Grozin, A., Heavy quark effective theory, Springer, Berlin, 2004, ISBN 3-540-20692-2
• Kaufmann (ed): Particles & Fields, Scientific American (special edition), 1980
• P. Söding (2010). On the discovery of the gluon. European Physical Journal H 35 (1): 3–28. DOI:10.1140/epjh/e2010-00002-5.

Voci correlate

• Quark
• Adrone
• Bosone di gauge
• Bosone vettore intermedio
• Bosone vettore
• Glueball
• Cromodinamica quantistica
• Matrici di Gell-Mann
• Modello standard
• Evento a tre jet
• Plasma di quark e gluoni

Collegamenti esterni

• Summary tables in the "Review of particle physics"
• DESY glossary
• Logbook of gluon discovery
• Why are there eight gluons and not nine?

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