Gluon

Es análogo al intercambio de fotones en la fuerza electromagnética entre dos partículas cargadas.La teoría que postula la existencia de los gluones y describe su dinámica se denomina cromodinámica cuántica.Al igual que el fotón, el gluon es un bosón sin masa, con espín 1.Por ejemplo, si un cuark rojo se vuelve azul al emitir un gluon, entonces es porque emite un gluon rojo-antiazul (la parte roja del gluon es el rojo que pierde el cuark, y el antiazul es para anular el azul que el cuark gana).Esto da nueve combinaciones posibles de color y anticolor en los gluones.A menudo se dice que las partículas estables que interactúan fuertemente (como los hadrones como el protón y el neutrón) observadas en la naturaleza son "incoloras", pero más precisamente se encuentran en un estado "color singlete", que es matemáticamente análogo a un spin estado singlete.[7]​ El estado de color singlete es:[7]​ En otras palabras, si se pudiera medir el color del estado, habría las mismas probabilidades de que fuera rojo-antirojo, azul-antiazul o verde-antiverde.Una lista comúnmente utilizada es:[7]​ Son equivalentes a las matrices de Gell-Mann.No hay manera de añadir ninguna combinación de estos estados para producir cualquier otro, y también es imposible añadirlos para hacer rr, gg, o bb[8]​ el estado singlete prohibido.Hay muchas otras opciones posibles, pero todas son matemáticamente equivalentes, al menos igual de complicadas, y dan los mismos resultados físicos.Los quarks se introducen como espinors en Nf sabors, cada uno en la representación fundamental (triplete, denotado 3) del grupo gauge de color, SU(3).Los gluones son vectores en la representación adjunta (octetos, denotados 8) del color SU(3).Dado que los propios gluones llevan carga de color, participan en interacciones fuertes.Estas interacciones gluón-gluón constriñen los campos de color a objetos similares a cuerdas llamados "tubo de flujos", que ejercen una fuerza constante cuando se estiran.Debido a esta fuerza, los quarkss están confinados dentro de partículas compuestas llamadas hadrones.A una distancia suficientemente grande, resulta energéticamente más favorable extraer un par quark-antiquark del vacío que aumentar la longitud del tubo de flujo.Los mediadores de estas fuerzas son otros hadrones llamados mesones.En dicho plasma no hay hadrones; los quarks y los gluones se convierten en partículas libres.Cuarks y gluones (coloreados) se manifiestan fragmentándose en más quarks y gluones, que a su vez se hadronizan en partículas normales (incoloras), correlacionadas en chorros.En verano 1979, a energías más altas en el colisionador electrón-positrón PETRA (DESY), de nuevo se observaron topologías de tres chorros, ahora interpretadas como bremsstrahlung de gluones qq, ahora claramente visibles, por TASSO,[12]​ MARK-J[13]​ y los experimentos PLUTO[14]​ (posteriormente en 1980 también por JADE[15]​).La propiedad de espín = 1 del gluón fue confirmada en 1980 por TASSO[16]​ y los experimentos PLUTO[17]​ (véase también la reseña).Los quarks se producen normalmente en pares (quark + antiquark) para compensar los números cuánticos de color y sabor; sin embargo, en Fermilab se ha demostrado la producción única de quark tops.[26]​ Jefferson Lab's Continuous Electron Beam Accelerator Facility, en Newport News, Virginia,[27]​ es una de las 10 Department of Energy instalaciones que investigan sobre gluones.Al contrario que la fuerza eléctrica o la gravitatoria, si se intenta separar entre sí un par de cuarks, el campo de color tira de ellos con mucha más fuerza; es como si los cuarks estuvieran unidos por un "muelle gluónico", que intenta volver a su longitud inicial.Cuando se separan tanto dos cuarks unidos mediante este muelle, se acumula tanta energía en el sistema que es más fácil para el mismo crear nuevos cuarks para devolver el campo de color a un estado menos energético.Esta fuerza residual puede describirse de manera aproximada mediante un campo de Yukawa que representa una interacción mediada por piones que son partículas masivas lo cual explicaría que la fuerza nuclear decae mucho más rápido que la ley de la inversa del cuadrado siendo la intensidad de esta fuerza virtualmente nula fuera del núcleo atómico.El lagrangiano que describe la interacción de los gluones entre sí y con los cuarks viene dado por:Donde la intensidad del campo gluónico viene dada por el tensor antisimétrico o 2-forma, mientras que la distribución espacial de los cuarks viene dada por el espinor multicomponente