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Gluone

particella elementare mediatore dell'interazione forte
(Reindirizzamento da Gluoni)
Gluone
ComposizioneParticella elementare
FamigliaBosone
GruppoBosone di gauge
InterazioneInterazione forte
Simbolog
N° tipi8
Massa0 MeV/c2 (Valore teorico) [1]
< 20 MeV/c2 (Limite sperimentale) [2]
Carica elettrica0 [1]
Carica di colorenon zero
Spin1
N° stati di spin2
Diagramma di Feynman con l'emissione di un gluone (g)

I gluoni sono i bosoni di gauge della interazione forte (Fisica).

Hanno carica elettrica zero, elicità 1 e generalmente si assume che abbiano massa nulla. Dato che sono bosoni di gauge aventi spin pari a 1 appartengono anche alla classe dei bosoni vettore.

Il termine deriva dall'inglese glue (colla), in quanto tengono "incollati" i quark nei protoni e nei neutroni, e il loro stato legato viene definito in inglese glueball (palla di colla).

Indice

Concetti generaliModifica

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 per esempio i protoni e i neutroni, garantiscono la stabilità del nucleo atomico[4].

A differenza del fotone, mediatore dell'interazione elettromagnetica che non ha carica elettrica ed è magneticamente neutro, i gluoni, essendo dotati di carica di colore, risentono dell'interazione forte. I gluoni possono quindi interagire tra loro e sono soggetti al fenomeno del confinamento, per il quale non possono esistere isolati ma solo a gruppi (glueball). Quando due quark si scambiano un gluone la loro carica di colore cambia.

Le prime evidenze sperimentali dell'esistenza dei gluoni furono trovate all'inizio degli anni '80 nell'electron-positron-collider PETRA[5] del DESY[6] di Amburgo, quando vennero trovate evidenze di una tripla emissione (strutture a 3 jet) nelle collisioni tra un elettrone ed un protone.[7] Mentre la presenza di 2 jet era attribuita all'emissione di una coppia quark antiquark, la terza emissione fu interpretata come l'ulteriore emissione di un gluone (immediatamente "rivestito" in un jet) da parte di uno dei due quark.

Carica di coloreModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Carica di colore.

Nella fisica delle particelle, il colore o 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). Ciò è analogo alla nozione di carica elettrica delle particelle, ma il fatto che il gluone sia dotato di carica di colore, a differenza del fotone che è elettricamente neutro, comporta sostanziali differenze sia formali sia sostanziali tra la QCD (Quantum Chromo Dynamics) e la QED (Quantum Elettro Dynamics), l'elettrodinamica quantistica. 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 coesistere all'interno degli adroni e al contempo soddisfare il principio di esclusione di Pauli.

Composizione dei gluoniModifica

I gluoni hanno due componenti di carica di colore: un colore e un anti-colore. Chiamando r, g, b le componenti rosse, verdi e blu (red, green e blue), i gluoni base possibili dovrebbero essere nove:

 

Una possibile base di gluoni è la seguente (ottetto dei colori):[8]

 
 
 
 
 
 
 
 

Un'altra possibile scelta della base di gluoni è:

 
 
 
 
 
 
 
 

Quindi vi sono in realtà solo 8 gluoni indipendenti.

NoteModifica

  1. ^ a b W.-M. Yao et al., Review of Particle Physics (PDF), 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, su 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, su roma3.infn.it. URL consultato il 30 settembre 2009 (archiviato dall'url originale il 22 luglio 2011).
  8. ^ Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4

BibliografiaModifica

Voci correlateModifica

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Collegamenti esterniModifica

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