www.wikidata.uk-ua.nina.az

Глюон Глюо н від англ glue клей електрично нейтральна елементарна частинка яка відіграє таку ж роль у сильній ядерній вз

Глюон

Глюо́н (від англ. glue — клей) — електрично нейтральна елементарна частинка, яка відіграє таку ж роль у сильній ядерній взаємодії, як фотон в електромагнітній.

глюон

Діаграма Фейнмана
Родина: елементарна частинка
Група: калібрувальний бозон
взаємодії: сильна взаємодія
Передбачена: 1962 (Маррі Гелл-Манн)
Відкрита: 1979
Символ: g
Число типів: 8
Маса: 0
Електричний заряд: 0
Спін: 1
Діаграма: e+e- →Y(9.46) →3g

У рамках Стандартної моделі фізики елементарних частинок вважається, що нуклони складаються з кварків та глюонів, які рухаються практично вільно всередині нуклона. Глюони «склеюють» кварки всередині нуклона. Існування глюона виявляється тільки опосередковано. За гіпотезою про стале положення кварків та глюонів, енергія, яку потрібно затратити на розщеплення нуклонів, зростає зі збільшенням відстані, і тому виділення чистого кварка потребує нескінченно великої енергії.

Ці елементарні частинки несуть спеціальний кольоровий заряд сильної взаємодії (як у випадку з терміном «кварк», термін «колір» тут обрано довільно і жодного стосунку до звичайного кольору він не має), на відміну від фотона, який опосередковує електромагнітне поле, але не має електричного заряду. Тому глюони беруть участь у сильній взаємодії, а не тільки опосередковують її. Це робить квантову хромодинаміку значно складнішою для аналізу за квантову електродинаміку. На відміну від електричного заряду, кольоровий заряд набуває трьох значень. Всі частинки, які можна спостерігати в вільному стані не несуть кольорового заряду, і тому їх називають «білими» (або «прозорими»).

Властивості Редагувати

Глюони мають спін 1 і не мають маси, тому вони мають дві спінові поляризації, проте окрім спінової поляризації вони мають кольоровий заряд, тому загальна кількість поляризацій значно більша. Хоча глюони не мають маси, нелінійні ефекти (те, що самі переносники взаємодії несуть кольоровий заряд) приводять до того, що глюони, як і кварки, не можуть вилітати з атомного ядра. Гіпотетично на порівняно великих відстанях (порядку розмірів нуклона) глюони утворюють протяжні конфігурації — глюонні струни, натяг яких залежить від довжини. Таким чином, потенціальна енергія сильної взаємодії збільшується на «великих» відстанях лінійно ∼ r.

Нумерологія глюонів Редагувати

На відміну від єдиного фотона в КЕД чи трьох W- і Z-бозонів, які переносять слабку взаємодію, в КХД існує 8 незалежних типів глюонів.

Кварки можуть нести три типи кольорового заряду, антикварки — три типи антикольорового. Глюони можуть бути осмисленими, як носії одночасно кольорового і антикольорового заряду. Кольори кварків абсолютно довільно назвали червоним, зеленим і синім. Відповідно антикварки можуть бути античервоними, антизеленими і антисиніми.

У квантовій механіці стани частинок можуть додаватися згідно з принципом суперпозиції, тобто частинки можуть бути в комбінованому стані, де їхні квантові числа (кольори) не є однозначно визначеними. Ілюстрацією цього є глюон в кольоровому стані

Це читається як «червоний-антисиній плюс синій-античервоний». (Коефіцієнт у знаменнику необхідний для нормалізації). Якби можна було виміряти колір глюона в цьому стані, то була б ймовірність 50 % того, що глюон має червоний-антисиній кольоровий заряд і така ж ймовірність, що синій-античервоний.

Згідно з теорією груп, всього з трьох кольорів (червоний, синій, зеленій) і трьох антикольорів (античервоний, антисиній, антизелений) для глюонів можна скласти дев'ять можливих парних комбінацій колір-антиколір, причому одна з них є синглетом, в якому кольорові заряди нейтралізують один одного.

Як наслідок, дана комбінація не взаємодіє з кварками і такого роду глюона не існує. Залишається вісім глюонів, які переносять кольорову взаємодію, шість з яких мають явний колір:

А два інші — безколірні (є комбінаціями з так званим захованим кольором) :

Конфайнмент Редагувати

Оскільки глюони самі несуть кольоровий заряд, вони беруть участь в сильній взаємодії. Ці глюон-глюонні взаємодії обмежують кольорові поля до струноподібних об'єктів, які називають «трубками потоку». Вони зумовлюють постійну силу при розтягуванні. Завдяки цій силі, кварки обмежені межами складових частинок, адронів. Це обмежує діапазон сильної взаємодії до 1·10−15 метра, приблизно розмірів атомного ядра і унеможливлює існування у вільному стані кварків із кольоровим зарядом. Глюони з кольоровим зарядом теж утримуються всередині адрона. Вільні кварки досі не спостерігаються, попри численні спроби їхнього виявлення. Аналогічна ситуація з глюонами. На дуже малих відстанях всередині адронів взаємодія між глюонами і кварками поступово слабшає в результаті проявлення асимптотичної свободи.

Існують деякі вказівки на існування екзотичних адронів, що мають більше трьох валентних кварків (пентакварк).

Експериментальні спостереження Редагувати

Перше пряме експериментальне підтвердження існування глюонів було отримане влітку 1979 року, коли в експериментах при високих енергіях на електрон-позитронному колайдері PETRA (DESY) в дослідницькому центрі DESY (Гамбург, Німеччина) було виявлено події з трьома адронними пучками, два з яких породжувались кварками і третій — глюоном.

Спін 1 глюона був підтверджений у 1980 році експериментами на TASSO, і PLUTO. Глюони відіграють важливу роль в елементарних взаємодіях між глюонами і кварками, описаних квантовою хромодинамікою і частково вивченими на електронно-позитронному колайдері HERA в дослідницькому центрі DESY. Розподіли кількості і імпульсу глюонів в протоні (густина глюонів у протоні) досліджуються за допомогою двох експериментів H1 i ZEUS, з 1996 і до сьогодні. В 2000 році на SPS у ЦЕРН було заявлено про деконфайнмент, що передбачало існування нового стану матерії — кварк-глюонної плазми. Вона була виявлена на релятивістському колайдері важких іонів (RHIC). в Брукгейвені протягом 2004—2010 років. Стан кварк-глюонної плазми був підтверджений у 2010 році на Великому адронному колайдері в CERN у трьох експериментах: ALICE, ATLAS і CMS. Передбачений глюбол (глюоній) (частинка, що складається тільки з глюонів (хмара глюонів, відірваних від протона при зіткненні) досі не був ні виявлений, ні створений штучно.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. M. Gell-Mann (1962). Symmetries of Baryons and Mesons. Physical Review 125 (3): 1067–1084. Bibcode:1962PhRv..125.1067G. doi:10.1103/PhysRev.125.1067. 
  2. David Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. с. 280–281. ISBN 0-471-60386-4. 
  3. ↑ R. Brandelik (1979). Evidence for Planar Events in e+e− Annihilation at High Energies. Physics Letters B 86 (2): 243–249. Bibcode:1979PhLB...86..243B. doi:10.1016/0370-2693(79)90830-X.  Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  4. Ch. Berger (1979). Evidence for Gluon Bremsstrahlung in e+e− Annihilations at High Energies. Physics Letters B 86 (3–4): 418. Bibcode:1979PhLB...86..418B. doi:10.1016/0370-2693(79)90869-4.  Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  5. L. Lindeman (1997). Proton structure functions and gluon density at HERA. Nuclear Physics B Proceedings Supplements 64: 179–183. Bibcode:1998NuPhS..64..179L. doi:10.1016/S0920-5632(97)01057-8.  Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  6. M.C. Abreu (2000). Evidence for deconfinement of quark and antiquark from the J/Ψ suppression pattern measured in Pb-Pb collisions at the CERN SpS. Physics Letters B 477: 28–36. Bibcode:2000PhLB..477...28A. doi:10.1016/S0370-2693(00)00237-9.  Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  7. D. Overbye (15 лютого 2010). . New York Times. Архів оригіналу за 8 травня 2021. Процитовано 2 квітня 2012. 
  8. (пресреліз). CERN. 26 листопада 2010. Архів оригіналу за 13 березня 2012. Процитовано 2 квітня 2012. 

Джерела Редагувати

  • Индурайн Ф. Квантовая хромодинамика. Введение в теорию кварков и глюонов. — М. : Мир, 1986. — 288 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Glyuo n vid angl glue klej elektrichno nejtralna elementarna chastinka yaka vidigraye taku zh rol u silnij yadernij vzayemodiyi yak foton v elektromagnitnij glyuonDiagrama FejnmanaRodina elementarna chastinkaGrupa kalibruvalnij bozonvzayemodiyi silna vzayemodiyaPeredbachena 1962 Marri Gell Mann 1 Vidkrita 1979Simvol gChislo tipiv 8Masa 0Elektrichnij zaryad 0Spin 1Diagrama e e Y 9 46 3gU ramkah Standartnoyi modeli fiziki elementarnih chastinok vvazhayetsya sho nukloni skladayutsya z kvarkiv ta glyuoniv yaki ruhayutsya praktichno vilno vseredini nuklona Glyuoni skleyuyut kvarki vseredini nuklona Isnuvannya glyuona viyavlyayetsya tilki oposeredkovano Za gipotezoyu pro stale polozhennya kvarkiv ta glyuoniv energiya yaku potribno zatratiti na rozsheplennya nukloniv zrostaye zi zbilshennyam vidstani i tomu vidilennya chistogo kvarka potrebuye neskinchenno velikoyi energiyi Ci elementarni chastinki nesut specialnij kolorovij zaryad silnoyi vzayemodiyi yak u vipadku z terminom kvark termin kolir tut obrano dovilno i zhodnogo stosunku do zvichajnogo koloru vin ne maye na vidminu vid fotona yakij oposeredkovuye elektromagnitne pole ale ne maye elektrichnogo zaryadu Tomu glyuoni berut uchast u silnij vzayemodiyi a ne tilki oposeredkovuyut yiyi Ce robit kvantovu hromodinamiku znachno skladnishoyu dlya analizu za kvantovu elektrodinamiku Na vidminu vid elektrichnogo zaryadu kolorovij zaryad nabuvaye troh znachen Vsi chastinki yaki mozhna sposterigati v vilnomu stani ne nesut kolorovogo zaryadu i tomu yih nazivayut bilimi abo prozorimi Zmist 1 Vlastivosti 2 Numerologiya glyuoniv 3 Konfajnment 4 Eksperimentalni sposterezhennya 5 Div takozh 6 Primitki 7 DzherelaVlastivosti RedaguvatiGlyuoni mayut spin 1 i ne mayut masi tomu voni mayut dvi spinovi polyarizaciyi prote okrim spinovoyi polyarizaciyi voni mayut kolorovij zaryad tomu zagalna kilkist polyarizacij znachno bilsha Hocha glyuoni ne mayut masi nelinijni efekti te sho sami perenosniki vzayemodiyi nesut kolorovij zaryad privodyat do togo sho glyuoni yak i kvarki ne mozhut vilitati z atomnogo yadra Gipotetichno na porivnyano velikih vidstanyah poryadku rozmiriv nuklona glyuoni utvoryuyut protyazhni konfiguraciyi glyuonni struni natyag yakih zalezhit vid dovzhini Takim chinom potencialna energiya silnoyi vzayemodiyi zbilshuyetsya na velikih vidstanyah linijno r Numerologiya glyuoniv RedaguvatiNa vidminu vid yedinogo fotona v KED chi troh W i Z bozoniv yaki perenosyat slabku vzayemodiyu v KHD isnuye 8 nezalezhnih tipiv glyuoniv Kvarki mozhut nesti tri tipi kolorovogo zaryadu antikvarki tri tipi antikolorovogo Glyuoni mozhut buti osmislenimi yak nosiyi odnochasno kolorovogo i antikolorovogo zaryadu Kolori kvarkiv absolyutno dovilno nazvali chervonim zelenim i sinim Vidpovidno antikvarki mozhut buti antichervonimi antizelenimi i antisinimi U kvantovij mehanici stani chastinok mozhut dodavatisya zgidno z principom superpoziciyi tobto chastinki mozhut buti v kombinovanomu stani de yihni kvantovi chisla kolori ne ye odnoznachno viznachenimi Ilyustraciyeyu cogo ye glyuon v kolorovomu stani r b b r 2 displaystyle r bar b b bar r sqrt 2 nbsp Ce chitayetsya yak chervonij antisinij plyus sinij antichervonij Koeficiyent u znamenniku neobhidnij dlya normalizaciyi Yakbi mozhna bulo vimiryati kolir glyuona v comu stani to bula b jmovirnist 50 togo sho glyuon maye chervonij antisinij kolorovij zaryad i taka zh jmovirnist sho sinij antichervonij Zgidno z teoriyeyu grup vsogo z troh koloriv chervonij sinij zelenij i troh antikoloriv antichervonij antisinij antizelenij dlya glyuoniv mozhna sklasti dev yat mozhlivih parnih kombinacij kolir antikolir prichomu odna z nih ye singletom v yakomu kolorovi zaryadi nejtralizuyut odin odnogo 2 r r b b g g 3 displaystyle r bar r b bar b g bar g sqrt 3 nbsp Yak naslidok dana kombinaciya ne vzayemodiye z kvarkami i takogo rodu glyuona ne isnuye Zalishayetsya visim glyuoniv yaki perenosyat kolorovu vzayemodiyu shist z yakih mayut yavnij kolir g 1 r b b r 2 g 2 i r b b r 2 displaystyle g 1 r bar b b bar r sqrt 2 qquad g 2 i r bar b b bar r sqrt 2 nbsp g 4 r g g r 2 g 5 i r g g r 2 displaystyle g 4 r bar g g bar r sqrt 2 qquad g 5 i r bar g g bar r sqrt 2 nbsp g 6 b g g b 2 g 7 i b g g b 2 displaystyle g 6 b bar g g bar b sqrt 2 qquad g 7 i b bar g g bar b sqrt 2 nbsp A dva inshi bezkolirni ye kombinaciyami z tak zvanim zahovanim kolorom g 3 r r b b 2 g 8 r r b b 2 g g 6 displaystyle g 3 r bar r b bar b sqrt 2 qquad g 8 r bar r b bar b 2g bar g sqrt 6 nbsp Konfajnment RedaguvatiOskilki glyuoni sami nesut kolorovij zaryad voni berut uchast v silnij vzayemodiyi Ci glyuon glyuonni vzayemodiyi obmezhuyut kolorovi polya do strunopodibnih ob yektiv yaki nazivayut trubkami potoku Voni zumovlyuyut postijnu silu pri roztyaguvanni Zavdyaki cij sili kvarki obmezheni mezhami skladovih chastinok adroniv Ce obmezhuye diapazon silnoyi vzayemodiyi do 1 10 15 metra priblizno rozmiriv atomnogo yadra i unemozhlivlyuye isnuvannya u vilnomu stani kvarkiv iz kolorovim zaryadom Glyuoni z kolorovim zaryadom tezh utrimuyutsya vseredini adrona Vilni kvarki dosi ne sposterigayutsya popri chislenni sprobi yihnogo viyavlennya Analogichna situaciya z glyuonami Na duzhe malih vidstanyah vseredini adroniv vzayemodiya mizh glyuonami i kvarkami postupovo slabshaye v rezultati proyavlennya asimptotichnoyi svobodi Isnuyut deyaki vkazivki na isnuvannya ekzotichnih adroniv sho mayut bilshe troh valentnih kvarkiv pentakvark Eksperimentalni sposterezhennya RedaguvatiPershe pryame eksperimentalne pidtverdzhennya isnuvannya glyuoniv bulo otrimane vlitku 1979 roku koli v eksperimentah pri visokih energiyah na elektron pozitronnomu kolajderi PETRA DESY v doslidnickomu centri DESY Gamburg Nimechchina bulo viyavleno podiyi z troma adronnimi puchkami dva z yakih porodzhuvalis kvarkami i tretij glyuonom 3 Spin 1 glyuona buv pidtverdzhenij u 1980 roci eksperimentami na TASSO 3 i PLUTO 4 Glyuoni vidigrayut vazhlivu rol v elementarnih vzayemodiyah mizh glyuonami i kvarkami opisanih kvantovoyu hromodinamikoyu i chastkovo vivchenimi na elektronno pozitronnomu kolajderi HERA v doslidnickomu centri DESY Rozpodili kilkosti i impulsu glyuoniv v protoni gustina glyuoniv u protoni doslidzhuyutsya za dopomogoyu dvoh eksperimentiv H1 i ZEUS 5 z 1996 i do sogodni V 2000 roci na SPS 6 u CERN bulo zayavleno pro dekonfajnment sho peredbachalo isnuvannya novogo stanu materiyi kvark glyuonnoyi plazmi Vona bula viyavlena na relyativistskomu kolajderi vazhkih ioniv RHIC 7 v Brukgejveni protyagom 2004 2010 rokiv Stan kvark glyuonnoyi plazmi buv pidtverdzhenij u 2010 roci na Velikomu adronnomu kolajderi v CERN u troh eksperimentah ALICE ATLAS i CMS 8 Peredbachenij glyubol glyuonij chastinka sho skladayetsya tilki z glyuoniv hmara glyuoniv vidirvanih vid protona pri zitknenni dosi ne buv ni viyavlenij ni stvorenij shtuchno Div takozh RedaguvatiKvark Glyubol Kvark glyuonna plazma Kvantova hromodinamika Glyuonne polePrimitki Redaguvati M Gell Mann 1962 Symmetries of Baryons and Mesons Physical Review 125 3 1067 1084 Bibcode 1962PhRv 125 1067G doi 10 1103 PhysRev 125 1067 David Griffiths 1987 Introduction to Elementary Particles John Wiley amp Sons s 280 281 ISBN 0 471 60386 4 a b R Brandelik 1979 Evidence for Planar Events in e e Annihilation at High Energies Physics Letters B 86 2 243 249 Bibcode 1979PhLB 86 243B doi 10 1016 0370 2693 79 90830 X Proignorovano nevidomij parametr collaboration dovidka Ch Berger 1979 Evidence for Gluon Bremsstrahlung in e e Annihilations at High Energies Physics Letters B 86 3 4 418 Bibcode 1979PhLB 86 418B doi 10 1016 0370 2693 79 90869 4 Proignorovano nevidomij parametr collaboration dovidka L Lindeman 1997 Proton structure functions and gluon density at HERA Nuclear Physics B Proceedings Supplements 64 179 183 Bibcode 1998NuPhS 64 179L doi 10 1016 S0920 5632 97 01057 8 Proignorovano nevidomij parametr collaboration dovidka M C Abreu 2000 Evidence for deconfinement of quark and antiquark from the J PS suppression pattern measured in Pb Pb collisions at the CERN SpS Physics Letters B 477 28 36 Bibcode 2000PhLB 477 28A doi 10 1016 S0370 2693 00 00237 9 Proignorovano nevidomij parametr collaboration dovidka D Overbye 15 lyutogo 2010 In Brookhaven Collider Scientists Briefly Break a Law of Nature New York Times Arhiv originalu za 8 travnya 2021 Procitovano 2 kvitnya 2012 LHC experiments bring new insight into primordial universe presreliz CERN 26 listopada 2010 Arhiv originalu za 13 bereznya 2012 Procitovano 2 kvitnya 2012 Dzherela RedaguvatiIndurajn F Kvantovaya hromodinamika Vvedenie v teoriyu kvarkov i glyuonov M Mir 1986 288 s 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 arXiv 1012 2288 doi 10 1140 epjh e2011 10047 1 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Glyuon amp oldid 39308099