Qu'est-ce qu'un Gluon?
Les gluons sont des particules médiatrices de force qui existent dans chaque noyau atomique et le maintiennent ensemble. Ils assurent la médiation de la force nucléaire puissante, qui est la plus forte des quatre forces de la nature, 137 fois plus puissante que l'électromagnétisme et environ 1,6 x 10 39 fois supérieure à la gravité, la plus faible des forces. Sa limite est qu’il n’opère que sur des distances extrêmement petites, à l’échelle du noyau atomique. À des distances supérieures à un femtomètre (largeur d'un noyau atomique de taille moyenne), la force puissante commence à s'estomper.
La force forte rassemble toutes les matières connues dans l'univers, à l'exception de la matière noire, sur laquelle nous ne savons pratiquement rien. Ainsi, le noyau atomique consiste en une combinaison de nucléons (protons et neutrons) et de gluons.
Comme un photon (lumière), un gluon n'a pas de masse. Cela représente juste un paquet de force. Contrairement aux photons, les gluons ont leur propre "couleur" - le nom de charge dans la force forte - ce qui signifie qu'ils interagissent avec eux-mêmes, rendant la chromodynamique quantique (force forte) plus complexe mathématiquement que l'électrodynamique quantique (électromagnétisme). Les physiciens soupçonnent la "boule de glue", une agrégation de gluons sans nucléons, mais aucun n'a encore été observé.
Le gluon a été découvert pour la première fois en 1979 lors de l’expérience TASSO au synchrotron Deutsches Elektronen (DESY) en Allemagne. Dans les collisions typiques entre électrons et positrons (anti-électrons), en particulier des accélérateurs, un quark et un antiquark sont créés, émettant deux jets de particules distincts pouvant être observés dans la chambre à brouillard. Mais à une énergie suffisamment élevée, un troisième jet apparaît - représentant les gluons s’échappant du noyau. Ceci a fourni une preuve expérimentale de l'existence de gluons, dont l'existence était suspectée depuis longtemps.
Il existe huit types de gluons différents et trois types de "couleurs" (charge de force forte). Les gluons sont responsables d'un phénomène inhabituel appelé "confinement". Deux particules chargées de couleurs ne peuvent jamais être séparées l'une de l'autre. Contrairement à l'électromagnétisme, où la charge entre deux objets diminue à mesure qu'ils s'éloignent, la force puissante reste constante et extrêmement puissante. Ce n'est que dans les environnements les plus surchauffés et les plus denses (éventuellement au centre des étoiles à neutrons les plus massives et dans les accélérateurs de particules) que les gluons et les nucléons de différents noyaux atomiques s'emboîtent et deviennent ce qu'on appelle un plasma de quarks, une soupe de gluons en suspension libre et des nucléons.