Gluone

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

In fisica i gluoni sono i bosoni di gauge della interazione forte.

Hanno carica elettrica zero, spin 1 (sono bosoni vettori) e generalmente si assume che abbiano massa nulla.

Il termine deriva dall'inglese glue (colla), in quanto tengono "incollate" altre particelle, e una loro combinazione viene definita in inglese glueball (palla di colla).

Concetti generali[modifica | modifica sorgente]

I gluoni sono bosoni di gauge che mediano la forza cromatica tra la carica di colore dei quark nella cromodinamica quantistica (QCD).[3] Essendo responsabili dell'attrazione fra i quark negli adroni, come ad esempio i protoni e i neutroni, garantiscono la stabilità del nucleo atomico[4].

A differenza del fotone neutro nella elettrodinamica quantistica (QED) i gluoni partecipano all'interazione forte, essendo dotati essi stessi di carica di colore, il che rende più complessa l'analisi matematica della forza nucleare forte. 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.[non chiaro] Poiché i gluoni stessi sono portatori di una carica di colore, possono interagire tra loro e sono soggetti al fenomeno del confinamento, per il quale non possono esistere isolati ma solo a gruppi (glueball) .

Le prime tracce sperimentali dei gluoni furono trovate all'inizio degli anni ottanta nell'electron-positron-collider PETRA[5] del DESY[6] di Amburgo, quando vennero riscontrate prove di una struttura a tripla emissione;[7] la terza emissione venne attribuita all'emissione di un gluone da parte di uno dei quark prodotti.

Carica di colore[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png 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[modifica | modifica sorgente]

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):[8]

(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.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b W.-M. Yao et al., Review of Particle Physics in Journal of Physics G, vol. 33, 2006, p. 1. DOI:10.1088/0954-3899/33/1/001.
  2. ^ F. Yndurain, Limits on the mass of the gluon in Physics Letters B, vol. 345, 1995, p. 524. DOI:10.1016/0370-2693(94)01677-5.
  3. ^ HyperPhysics
  4. ^ The Color Force
  5. ^ I. Flegel, P. Söding, Twenty-Five Years of Gluons in Cern Courrier, 2004. URL consultato il 13 settembre 2009.
  6. ^ R. Brandelik et al. (TASSO collaboration), Evidence for Planar Events in e+e Annihilation at High Energies in Physics Letters B, vol. 86, 1979, pp. 243–249. DOI:10.1016/0370-2693(79)90830-X.
  7. ^ H.J. Meyer, B. Stella, PLUTO experiments at DORIS and PETRA and the discoveryof the gluon. URL consultato il 30 settembre 2009.
  8. ^ Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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