Gluón


Gluón

Gluón

Gluón (g)
Clasificación Partícula elemental
Familia Bosón
Grupo Bosón de gauge
Interacción Interacción nuclear fuerte
Símbolo(s) g
Antipartícula Ella misma
Teorizada Murray Gell-Mann (1962)[1]
Descubierta TASSO collaboration at DESY (1979)[2] [3]
Tipos 8
Masa 0 MeV/c2 (valor teórico)[4]
< 20 MeV/c2 (límite experimental)[5]
Vida media Estable
Carga eléctrica 0 e[4]
Carga de color octeto (8 tipos)
Espín 1 \hbar\;

El gluón (de la voz inglesa glue 'pegamento', derivada a su vez del latín glūten a través del francés gluer 'pegar') es el bosón portador de la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales. No posee masa ni carga eléctrica, pero sí carga de color, por lo que además de transmitir la interacción fuerte también la sufre.

La teoría que postula la existencia de los gluones y describe su dinámica se llama cromodinámica cuántica. El nombre hace alusión a "pegamento" (glue), se debe a estas partículas son las que "unen" los quarks dentro de los nucleones.

Contenido

Propiedades

Al igual que el fotón, el gluón es un bosón sin masa ni carga de spin 1. Como los quarks, los gluones tienen carga de color, que depende del cambio de color de los quarks. Los quarks cambian de color cuando se intercambian gluones, de tal forma que la carga de color total del sistema formado por el quark y el gluón, antes y después de la emisión o absorción es la misma.

Por ejemplo, si un quark rojo se vuelve azul al emitir un gluón, entonces es porque emite un gluón rojo-antiazul (la parte roja del gluón es el rojo que pierde el quark, y el antiazul es para anular el azul que el quark gana). El sistema tiene carga de color neta roja.

Existen asimismo 8 tipos de gluones, siendo cada uno de ellos una combinación color-anticolor. Los quarks y los gluones forman partículas compuestas con carga de color total neutra (se suele decir que las partículas compuestas son blancas).

Confinamiento de los quarks

Al sufrir ellos mismos su propia interacción, los gluones que unen los quarks crean un campo de color con forma de cuerda que impide que los quarks se separen con una fuerza inmensa. La formación de éstas estructuras con forma de cuerda por parte de los gluones limita el campo de acción de ésta interacción a un orden de 10-15 metros (más o menos el tamaño de un núcleo atómico).

Al contrario que la fuerza eléctrica o la gravitatoria, si se intenta separar entre sí un par de quarks, el campo de color tira de ellos con mucha más fuerza; es como si los quarks estuvieran unidos por un "muelle gluónico", que intenta volver a su longitud inicial. Debido a esto, los quarks y los gluones son partículas muy difíciles de detectar y sólo podemos ver las partículas que ellos forman, los hadrones.

Cuando se separan tanto dos quarks unidos mediante éste muelle, se acumula tanta energía en el sistema que es más fácil para el mismo crear nuevos quarks para devolver el campo de color a un estado menos energético. Esto es resultado de convertir parte de la energía del campo de color en nueva materia (E = mc2).

La masa de los hadrones

Los gluones forman también parte de los hadrones, y la energía del campo de color que crean es la responsable de la mayoría de la masa del mismo (E = mc2). En el caso del protón se puede ver que:

m_{u}+m_{u}+m_{d} \ne m_{p} \,\,\,\,\,\,\,\, 3+3+6 \ne 938 \, (\mbox{MeV/c}^2)

Por lo que gran parte de la masa del protón es atribuible a la energía del campo de color.

Interacción nuclear fuerte residual

A pesar de que los hadrones tienen carga de color neutra, los quarks de distintos hadrones pueden atraerse con mucha fuerza, en el caso de los nucleones incluso mayor que la electromagnética. A esta fuerza de naturaleza fuerte entre distintos hadrones se le llama residual, y es la responsable de que el núcleo atómico sea estable a pesar de la gran cantidad de cargas positivas que posee.

Referencias

  1. Gell-Man, F. (1962). «Symmetries of Baryons and Mesons» Physical Review. Vol. 125. pp. 1067–1084. DOI 10.1103/PhysRev.125.1067.
  2. R. Brandelik et al. (TASSO collaboration) (1979). «Evidence for Planar Events in e+e- Annihilation at High Energies» Phys. Lett. B. Vol. 86. pp. 243–249. DOI 10.1016/0370-2693(79)90830-X.
  3. Flegel, I; Söding, P (2004). «Twenty-Five Years of Gluons». DESY: Cern Courrier.
  4. a b W.-M. Yao et al., J. Phys. G 33, 1 (2006) Consultado diciembre, 2007
  5. Yndurain, F. (1995). «Limits on the mass of the gluon*1» Physics Letters B. Vol. 345. pp. 524. DOI 10.1016/0370-2693(94)01677-5.

Véase también

Enlaces externos

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