Что такое глюон?

Глюоны - это посреднические частицы, которые существуют в каждом атомном ядре, удерживая его вместе. Они опосредуют сильную ядерную силу, которая является самой сильной из четырех сил природы, в 137 раз сильнее электромагнетизма и примерно в 1,6 × 10 ³⁹ раз сильнее гравитации, самой слабой силы. Его ограничение заключается в том, что он работает только на очень малых расстояниях, в масштабе атомного ядра. На расстоянии более одного фемтометра (ширина атомного ядра среднего размера) сильная сила начинает исчезать.

Сильная сила удерживает вместе всю известную материю во вселенной, кроме темной материи, о которой мы практически ничего не знаем. Таким образом, атомное ядро ​​состоит из комбинации нуклонов (протонов и нейтронов) и глюонов.

Как и фотон (свет), глюон не имеет массы. Это просто представляет собой пакет силы. Однако, в отличие от фотонов, глюоны имеют свой собственный «цвет» - название заряда в сильной силе, что означает, что они взаимодействуют друг с другом, что делает квантовую хромодинамику (сильную силу) более сложной математически, чем квантовая электродинамика (электромагнетизм). Физики подозревают, что «глюбол», совокупность только глюонов без нуклонов, мог бы быть возможен, но ни один еще не наблюдался.

Впервые глюон был обнаружен в 1979 году в эксперименте TASSO на немецком электронном синхротроне (DESY) в Германии. В типичных столкновениях между электронами и позитронами (антиэлектронами), в частности ускорителями, создаются кварк и антикварк, которые испускают два отдельных струи частиц, которые можно наблюдать в облачной камере. Но при достаточно высокой энергии появляется третья струя, которая представляет глюоны, покидающие ядро. Это дало экспериментальное доказательство существования глюонов, существование которых подозревалось некоторое время.

Всего существует восемь разных типов глюонов и три разных типа «цвета» (сильный силовой заряд). Глюоны ответственны за необычное явление, называемое «заключение». Никакие две заряженные цветом частицы никогда не могут быть отделены друг от друга. В отличие от электромагнетизма, когда заряд между двумя объектами уменьшается по мере их удаления друг от друга, сильная сила остается постоянной и чрезвычайно мощной. Только в самых перегретых и плотных средах (возможно, в центре самых массивных нейтронных звезд и в ускорителях частиц) глюоны и нуклоны из разных атомных ядер пересекаются и становятся так называемой кварковой плазмой, свободно плавающим супом глюонов. и нуклоны.