Перегляд вихідного коду сторінки Глюон

{{Картка частинка
| колір_тла =
| назва = глюон
| зображення = [[File:Feynmann Diagram Gluon Radiation.svg|200px]]
| підпис = Діаграма Фейнмана
| число_типів = 8
| склад = 
| родина = [[елементарна частинка]]
| група = [[калібрувальний бозон]]
| покоління =
| взаємодії = [[сильна взаємодія]]
| частинка = 
| античастинка = 
| статус = 
| передбачена = 1962 ([[Маррі Гелл-Манн]])<ref>
{{cite journal
 |author=M. Gell-Mann
 |year=1962
 |title=Symmetries of Baryons and Mesons
 |journal=[[Physical Review]]
 |volume=125 |issue=3 |pages=1067–1084
 |doi=10.1103/PhysRev.125.1067
 |bibcode=1962PhRv..125.1067G
}}</ref>
| відкрита = 1979
| символ = g
| маса = 0
| час_життя =
| розпадається_на =
| заряд = 0
| кольоровий_заряд =
| спін = 1
| число_спінових_станів =
}}
[[Файл:Feynman Diagram Y-3g.svg|міні|Діаграма: e<sup>+</sup>e<sup>-</sup> →Y(9.46) →3g]]

{{sidebar with collapsible lists
| expanded       = {{{cTopic}}}
| name           = Стандартна модель фізики елементарних частинок
| title          = [[Стандартна Модель]] [[фізика елементарних частинок|фізики елементарних частинок]]
| image          = [[Файл:CERN LHC Tunnel1.jpg|250px]]
| caption        = [[Великий адронний колайдер]] в [[CERN]]

| content1       =

| list2name      = Підґрунтя
| list2title     = Підґрунтя
| list2          = [[Фізика елементарних частинок]]<br/>[[Стандартна Модель]]<br/>[[Квантова теорія поля]] <br/> [[Калібрувальна теорія]] <br/> [[Спонтанне порушення симетрії]]<br/> [[Механізм Гіггса]]

| list3name      = Компоненти
| list3title     = Компоненти
| list3          = [[Електрослабка взаємодія]]<br/> [[Квантова хромодинаміка]]<br/> [[CKM-матриця]]

| list4name      = Вчені
| list4title     = Вчені
| list4          = [[Ернест Резерфорд|Резерфорд]]{{•}}[[Джозеф Джон Томсон|Томсон]]{{•}}[[Джеймс Чедвік|Чедвік]]{{•}}[[Шатьєндранат Бозе|Бозе]]{{•}}[[Джордж Сударшан|Сударшан]]{{•}}[[Косіба Масатосі|Косіба]]{{•}}[[Раймонд Девіс (молодший)|Девіс]]{{•}}[[Карл Девід Андерсон|Андерсон]]{{•}}[[Енріко Фермі|Фермі]]{{•}}[[Поль Дірак|Дірак]]{{•}}[[Річард Фейнман|Фейнман]]{{•}}[[Карло Руббіа|Руббіа]]{{•}}[[Маррі Гелл-Манн|Гелл-Манн]]{{•}}[[Генрі Кендалл|Кендалл]]{{•}}[[Річард Тейлор|Тейлор]]{{•}} [[Джером Фрідман|Фрідман]]{{•}}[[Сесіль Френк Павелл|Павелл]]{{•}}[[Філіп Андерсон|Ф. Андерсон]]{{•}}[[Шелдон Лі Ґлешоу|Ґлешоу]]{{•}}[[Симон ван дер Мер|Мер]]{{•}} [[Клайд Ковен|Ковен]]{{•}}[[Намбу Йоїтіро|Йоїтіро]]{{•}}[[Оуен Чемберлен|Чемберлен]]{{•}}[[Нікола Кабіббо|Кабіббо]]{{•}}[[Мелвін Шварц|Шварц]]{{•}}[[Мартін Перл|Перл]]{{•}} [[Етторе Майорана|Майорана]]{{•}}[[Стівен Вайнберг|Вайнберг]]{{•}}[[Лі Цзундао]]{{•}}{{iw|John Clive Ward|Ward}}{{•}}[[Абдус Салам|Салам]]{{•}}[[Кобаясі Макото]]{{•}}[[Масукава Тосіхіде]]{{•}}[[Чженьнін Янг|Янг]]{{•}}[[Юкава Хідекі|Юкава]]{{•}}[[Герард 'т Гофт|'т Гофт]]{{•}}[[Мартінус Велтман|Велтман]]{{•}}[[Девід Гросс|Гросс]]{{•}}[[Девід Політцер|Політцер]]{{•}}[[Френк Вільчек|Вільчек]]{{•}} [[Джеймс Вотсон Кронін|Кронін]]{{•}} [[Вал Логсден Фітч|Фітч]]{{•}} [[Джон ван Флек|Флек]]{{•}}[[Пітер Хіггс|Хіггс]]{{•}}[[Франсуа Англер|Англер]]{{•}}{{iw|Robert Brout|Brout}}{{•}}[[Карл Гаґен|Гаґен]]{{•}}[[Джеральд Ґуральник|Ґуральник]]{{•}}[[Томас Кіббл|Кіббл]]{{•}} [[Семюел Тінг|Тінг]]{{•}} [[Бертон Ріхтер|Ріхтер]]

}}

'''Глюо́н''' (від {{lang-en|glue}}&nbsp;— клей)&nbsp;— електрично [[нейтральна частинка|нейтральна елементарна частинка]], яка відіграє таку ж роль у [[сильна взаємодія|сильній ядерній взаємодії]], як [[фотон]] в [[електромагнітна взаємодія|електромагнітній]].

У рамках [[Стандартна модель|Стандартної моделі]] фізики елементарних частинок вважається, що [[нуклон]]и складаються з [[кварк]]ів та [[глюон]]ів, які рухаються практично вільно всередині нуклона. Глюони «склеюють» кварки всередині нуклона. Існування глюона виявляється тільки опосередковано. За гіпотезою про стале положення<sup></sup> кварків та глюонів, [[енергія]], яку потрібно затратити на розщеплення нуклонів, зростає зі збільшенням відстані, і тому виділення чистого кварка потребує нескінченно великої енергії.

Ці [[елементарна частинка|елементарні частинки]] несуть спеціальний [[колірний 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 [[квантова хромодинаміка|квантову хромодинаміку]] значно складнішою для аналізу за [[квантова електродинаміка|квантову електродинаміку]]. На відміну від [[електричний заряд|електричного заряду]], колірний заряд набуває трьох значень. Всі частинки, які можна спостерігати в вільному стані не несуть колірного заряду, і тому їх називають «білими» (або «прозорими»).

== Властивості ==

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

== Нумерологія глюонів ==
На відміну від єдиного [[фотон]]а в [[квантова електродинаміка|КЕД]] чи трьох [[W- і Z-бозони|W- і Z-бозонів]], які переносять [[слабка взаємодія|слабку взаємодію]], в [[квантова хромодинаміка|КХД]] існує 8 незалежних типів глюонів.

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

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

: <math>(r\bar{b}+b\bar{r})/\sqrt{2}.</math>

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&nbsp;% того, що глюон має червоний-антисиній колірний 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 [[Синглетний стан|синглетом]], в якому колірні заряди нейтралізують один одного.<ref name="Griff">
{{cite book
 |author=David Griffiths
 |year=1987
 |title=Introduction to Elementary Particles
 |url=https://archive.org/details/introductiontoel00grif_780
 |pages=[https://archive.org/details/introductiontoel00grif_780/page/n290 280]–281
 |publisher=[[John Wiley & Sons]]
 |isbn=0-471-60386-4
}}</ref>

: <math>(r\bar{r}+b\bar{b}+g\bar{g})/\sqrt{3}.</math>

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

{|align=center
|<math>g_1=(r\bar{b}+b\bar{r})/\sqrt{2}, \qquad g_2=-i(r\bar{b}-b\bar{r})/\sqrt{2},</math>
|-
|<math>g_4=(r\bar{g}+g\bar{r})/\sqrt{2}, \qquad g_5=-i(r\bar{g}-g\bar{r})/\sqrt{2},</math>
|-
|<math>g_6=(b\bar{g}+g\bar{b})/\sqrt{2}, \qquad g_7=-i(b\bar{g}-g\bar{b})/\sqrt{2}.</math>
|}

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

{|align=center
|<math>g_3=(r\bar{r}-b\bar{b})/\sqrt{2}, \qquad g_8=(r\bar{r}+b\bar{b}-2g\bar{g})/\sqrt{6}.</math>
|}

== [[Конфайнмент]] ==

Оскільки глюони самі несуть колірний заряд, вони беруть участь в сильній взаємодії. Ці глюон-глюонні взаємодії обмежують колірні поля до струноподібних об'єктів, які називають «трубками потоку». Вони зумовлюють постійну силу при розтягуванні. Завдяки цій силі, кварки обмежені межами складових частинок, [[адрон]]ів. Це обмежує діапазон сильної взаємодії до 1·10<sup>−15</sup> метра, приблизно розмірів атомного ядра і унеможливлює існування у вільному стані кварків із колірним зарядом. Глюони з колірним 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 [[асимптотична свобода|асимптотичної свободи]].

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

== Експериментальні спостереження ==

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&nbsp;— глюоном.<ref name="R. Brandelik 1979 243–249">{{cite journal
 |author=R. Brandelik
 |displayauthors=etal
 |collaboration=[[TASSO collaboration]]
 |year=1979
 |title=Evidence for Planar Events in e<sup>+</sup>e<sup>−</sup> Annihilation at High Energies
 |journal=[[Physics Letters B]]
 |volume=86 |issue=2 |pages=243–249
 |bibcode=1979PhLB...86..243B
 |doi=10.1016/0370-2693(79)90830-X
}}</ref>
 
[[Спін]] 1 глюона був підтверджений у 1980 році експериментами на [[TASSO]],<ref name="R. Brandelik 1979 243–249"/>
і PLUTO.<ref>
{{cite journal
 |author=Ch. Berger
 |displayauthors=etal
 |collaboration=PLUTO collaboration
 |year=1979
 |title=Evidence for Gluon Bremsstrahlung in e<sup>+</sup>e<sup>−</sup> Annihilations at High Energies
 |journal=[[Physics Letters B]]
 |volume=86 |page=418
 |bibcode=1979PhLB...86..418B
 |doi=10.1016/0370-2693(79)90869-4
 |issue=3–4
}}</ref>
Глюони відіграють важливу роль в елементарних взаємодіях між глюонами і кварками, описаних квантовою хромодинамікою і частково вивченими на [[електрон]]но-[[позитрон]]ному 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]],<ref>
{{cite journal
 |author=L. Lindeman
 |collaboration=H1 and ZEUS collaborations
 |year=1997
 |title=Proton structure functions and gluon density at HERA
 |journal=[[Nuclear Physics B Proceedings Supplements]]
 |volume=64 |pages=179–183
 |bibcode=1998NuPhS..64..179L
 |doi=10.1016/S0920-5632(97)01057-8
 }}</ref> з 1996 і до сьогодні.
В 2000 році на SPS<ref>
{{cite journal
 |author=M.C. Abreu
 |display-authors=etal
 |collaboration=[[NA50 experiment|NA50 collaboration]]
 |year=2000
 |title=Evidence for deconfinement of quark and antiquark from the J/Ψ suppression pattern measured in Pb-Pb collisions at the CERN SpS
 |journal=[[Physics Letters B]]
 |volume=477 |pages=28–36
 |bibcode=2000PhLB..477...28A 
 |doi=10.1016/S0370-2693(00)00237-9
}}</ref> у ЦЕРН було заявлено про деконфайнмент, що передбачало існування нового стану матерії&nbsp;— [[кварк-глюонна плазма|кварк-глюонної плазми]]. Вона була виявлена на релятивістському колайдері важких іонів (RHIC)<ref>{{cite news
 |author=D. Overbye
 |date=15 лютого 2010
 |title=In Brookhaven Collider, Scientists Briefly Break a Law of Nature
 |url=http://www.nytimes.com/2010/02/16/science/16quark.html
 |work=[[New York Times]]
 |accessdate=2012-04-02
 |archive-date=8 травня 2021
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210508185807/https://www.nytimes.com/2010/02/16/science/16quark.html
 }}</ref> в Брукгейвені протягом 2004—2010 років. Стан кварк-глюонної плазми був підтверджений у 2010 році на [[Великий адронний колайдер|Великому адронному колайдері]] в [[CERN]] у трьох експериментах: [[ALICE]], [[ATLAS]] і [[CMS (детектор)|CMS]].<ref>{{cite press
 |date=26 листопада 2010
 |title=LHC experiments bring new insight into primordial universe
 |url=http://press.web.cern.ch/press/pressreleases/releases2010/PR23.10E.html
 |publisher=[[CERN]]
 |accessdate=2012-04-02
 |archive-date=13 березня 2012
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120313161745/http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2010/PR23.10E.html
 }}</ref>
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 ==

* [[Кварк]]
* [[Глюбол]]
* [[Кварк-глюонна плазма]]
* [[Квантова хромодинаміка]]
* [[Глюонне поле]]

== Примітки ==
{{reflist|2}}

== Джерела ==
* {{книга
|автор        = Индурайн Ф.
|назва        = Квантовая хромодинамика. Введение в теорию кварков и глюонов
|рік          = 1986
|видавництво  = Мир
|місто        = {{Comment|М.|Москва}}
|сторінок     = 288
}}

* {{cite journal
 |author=A. Ali and G. Kramer
 |year=2011
 |title=JETS and QCD: A historical review of the discovery of the quark and gluon jets and its impact on QCD
 |journal=[[European Physical Journal H]]
 |volume=36 |issue=2 |pages=245–326
 |arxiv=1012.2288
 |bibcode = 2011EPJH...36..245A
 |doi=10.1140/epjh/e2011-10047-1
}}

{{частинки}}

[[Категорія:Калібрувальні бозони]]
[[Категорія:Квантова хромодинаміка]]