Was ist ein Gluon?
Gluonen sind kraftvermittelnde Teilchen, die in jedem Atomkern vorhanden sind und ihn zusammenhalten. Sie vermitteln die starke Kernkraft, die die stärkste der vier Naturkräfte ist, 137-mal stärker als Elektromagnetismus und etwa 1,6 x 10 39- mal stärker als die Schwerkraft, die schwächste Kraft. Seine Einschränkung ist, dass es nur auf extrem kleinen Entfernungen arbeitet, der Skala des Atomkerns. Bei Entfernungen von mehr als einem Femtometer (Breite eines mittelgroßen Atomkerns) beginnt die starke Kraft zu schwinden.
Die starke Kraft hält alle bekannten Materien im Universum zusammen, mit Ausnahme der Dunklen Materie, von der wir praktisch nichts wissen. Der Atomkern besteht also aus einer Kombination von Nukleonen (Protonen und Neutronen) und Gluonen.
Wie ein Photon (Licht) hat ein Gluon keine Masse. Es ist nur ein Kraftpaket. Im Gegensatz zu Photonen haben Gluonen jedoch ihre eigene "Farbe" - die Bezeichnung für die Ladung in der starken Kraft - was bedeutet, dass sie mit sich selbst interagieren, was die Quantenchromodynamik (starke Kraft) mathematisch komplizierter macht als die Quantenelektrodynamik (Elektromagnetismus). Physiker vermuten, dass ein "Glueball", eine Ansammlung von nur Gluonen ohne Nukleonen, möglich ist, aber noch keiner beobachtet wurde.
Die Entdeckung des Gluons erfolgte 1979 beim TASSO-Experiment am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Deutschland. Bei typischen Kollisionen zwischen Elektronen und Positronen (Antielektronen), insbesondere Beschleunigern, entstehen ein Quark und ein Antiquark, die zwei unterschiedliche Partikelstrahlen aussenden, die in der Wolkenkammer beobachtet werden können. Bei ausreichend hoher Energie erscheint jedoch ein dritter Strahl - der die aus dem Kern austretenden Gluonen darstellt. Dies lieferte experimentelle Beweise für die Existenz von Gluonen, deren Existenz seit einiger Zeit vermutet wurde.
Insgesamt gibt es acht verschiedene Arten von Gluonen und drei verschiedene Arten von "Farben" (starke Kraftladung). Gluonen sind für ein ungewöhnliches Phänomen verantwortlich, das "Confinement" genannt wird. Es können niemals zwei farbgeladene Partikel voneinander getrennt werden. Anders als im Elektromagnetismus, wo die Ladung zwischen zwei Objekten abnimmt, wenn sie sich voneinander entfernen, bleibt die starke Kraft konstant und extrem stark. Nur in den überhitztesten und dichtesten Umgebungen (möglicherweise im Zentrum der massereichsten Neutronensterne und in Teilchenbeschleunigern) greifen Gluonen und Nukleonen aus verschiedenen Atomkernen ineinander und werden zu einem sogenannten Quarkplasma, einer frei schwebenden Suppe von Gluonen und Nukleonen.