Gluon

In de Deelkenphysik sünd Gluonen (vun’t eng. to glue „kleven“) lütte Elementardeelken, de indirekt för’t Antehn vun Protonen un Neutronen in’n Atomkarn verantwoortliche sünd. Se warrt mit at Teen g opschreven.

De Gluonen sünd also de Liekbosonen (Uttuuschdeelken) vun de Starke Wesselwirken. Dat gifft in de Physik acht verschedene Gluonen, de twüschen de Quarks, welke de Bostenen vun de Hadronen dorstellt, uttuuscht warrt.

Gluonen sünd nich elektrisch laadt. Binnen dat Standardmodell vun de Elementardeelkenphysik warrt annahmen, dat se keen Masse hebbt, ofschoonst experimentell nich utslaten warrn kann, dat se villicht doch en Masse vun eenige MeV hebbt. De Deelken bargt en Farvladung, de sik jümmer ut en „Farv“ un en „Antifarv“ tohopensett. Dör jem künnt de Gluonen ünnerscheedt warrn. Gluonen bargt wieter keen Rohmasse, un fleegt as all Deelken vun disse Oort (to’n Bispeel de Photonen) jümmer mit Lichtsnelligkeit.

Ut gruppentheoreetsche Överleggen folgt de mööglichen Kombinatschonen vun Farven un Antifarven in de Gluonen. Dorbi gellt $3\otimes {\bar {3}}=8\oplus 1$ (in Wöör: Dat direkte Produkt vun’t Farvtriplett mit dat Antifarvtriplett gifft de direkte Summ, welke ut dat Oktett un een Singulett besteiht). Dat Singulett is nu nich in de Laag, de Farv vun en Quark to ännern, vun wegen dat dat en vullstännigen symmetrishen Tostand dorstellt. Dat kann man sik analoog to de Spintostännen vörstellen. All Gluonen, de in de Natur vörkamt drägt en „Bruttofarv“ (dat heet: De Samtspin is verscheden vun null). Dorünner gifft dat twee Gluonen (de beiden letzten in de folgen Optellen), de keen „Nettofarv drägt“ (dat heet: de z-Kumponent vun’n Spin is null), aver liekers en „Bruttofarv“ hebbt. Dorgegen is dat Singulett

$(r{\bar {r}}+b{\bar {b}}+g{\bar {g}})/{\sqrt {3}}$  

echt farvlos (ahn Spin), un wenn dat wohrhaftig existeeren de, weer dat vun wegen sien fehlen Farvladen nich dör’t Confinement bunnen. Dat bedüüt, dat dat een Kumponent vun de starken Wesselwirken geven müss, de en Reckwiet ahn Enn harr, wat in de Natur aver nich optodecken is. Ut den Grund is disse Kombinatschoon nich realiseert, un de Quantenchromodynamik warrt dör de Symmetriegrupp $SU(3)_{C}$ beschreven. Wiel de $U(3)_{C}$ tosamen $N^{2}=3^{2}=9$ Generaters bargt un dormit negen Liekfeller (Gluonen) besitten de, kriggt een för de Grupp $SU(N=3)$ blots $N^{2}-1=8$ Generaters (Gell-Mann-Matrizen), worut de acht Bülgenfunkschonen resulteert, de begäng sünd:

$|r{\bar {g}}\rangle ,\;|r{\bar {b}}\rangle ,\;|g{\bar {r}}\rangle ,\;|g{\bar {b}}\rangle ,\;|b{\bar {r}}\rangle ,\;|b{\bar {g}}\rangle ,\;{\frac {1}{\sqrt {2}}}(|r{\bar {r}}\rangle -|g{\bar {g}}\rangle ),\;{\frac {1}{\sqrt {6}}}(|r{\bar {r}}\rangle +|g{\bar {g}}\rangle -2|b{\bar {b}}\rangle )$

Hier bedüüt to’n Bispeel de eerste Kombinatschoon, dat dat Gluon mit en gröön Quark reageern kann un den sien Farv in root ännert.

Dat Antehn, dat vun de Gluonen twüschen de Quarks vermiddelt warrt, un dorut afleidt ok de twüschen Protonen un Neutronen, sorgt dorför, dat en Atomkarn bestännig is. Dat heet, se sorgt för dat Tosamenhollen vun Protonen un Neutronen in’n Karn – sünners de Protonen müssen sik anners gegensietig afstöten vun wegen jemehr glieke elektrische Ladung.

De Quantenchromodynamik (QCD) is de vundaag achte Theorie to’n Beschrieven vun de starken Wesselwirken. In ehr vermiddelt de Gluonen Kräft twüschen Deelken, de en Farvladung drägt. Wenn twüschen twee Quarks en Gluon uttuscht warrt, ännert sik de Farvladung vun de Quarks, de bedeeligt sünd. Dat Gluon driggt dorto je en Antifarvladung to’n kompenseeren vun de oorsprünglichen Farvladung as ok de ne’e Farvladung vun’t Quark. As nu dat Gluon sülvst ok en Farvladung driggt, kann dat ok mit annere Gluonen wesselwirken. Disse so nöömte Sülvstwesselwirken – also de Wesselwirken twüschen de Deelken, de sülvst de Wesselwirken vermiddelt – maatk de mathemaatsche Analyys vun de starken Wesselwirken bannig kumplizeert.

Eerste Henwiesen ut Experimenten, de dorop henwiest, dat dat de Gluonen gifft, sünd Anfang vun de 1980er Johren wunnen worrn, as an’t DESY mit PETRA in Hamborg Begeevnissen mit’n klore Dree-Jet-Struktur funnen weern. Den drüdden Jet hett man op de Afstrahlen vun en Gluon dör een vun de produzeerten Quarks torüch föhrt.

Borns

butendem:

• Eintrag Gluon in der Deelkenlist vun de Particle Data Group. (PDF-Datei; 31 kB)