Glúon

Glúons ^{(português brasileiro)} ou gluões ^{(português europeu)} são partículas fundamentais que agem como partículas de troca (ou bósons de calibre) para a força forte entre quarks, análoga à troca de fótons na força eletromagnética entre duas partículas carregadas.

Em termos técnicos, os glúons são bósons vetoriais que mediam as forças fortes de quarks na cromodinâmica quântica (QCD). Os próprios glúons levam a carga de cor da interação forte. Isso é diferente do fóton, que medeia a interação eletromagnética, mas não tem uma carga elétrica. Glúons, portanto, participam da força forte, além de mediá-la, tornando a QCD significativamente mais difícil de se analisar do que a QED (eletrodinâmica quântica).

Propriedades

O glúon é um bóson vetorial; como o fóton, que tem um spin de 1. Enquanto partículas de spin-1 com massa possuem três estados de polarização, bósons sem massa, como o glúon, têm apenas dois estados de polarização. Porque na invariância de Gauge é necessário que a polarização seja transversal. Na teoria quântica de campos, a invariância de Gauge violada exige que os bósons tenha massa zero (experimento limita a massa de repouso do glúon para menos de um meV/c²). O glúon tem paridade intrínseca negativa.

Comportamento dos Glúons

Ao contrário do único fóton da QED ou dos três bósons W e Z da interação fraca, existem oito tipos independentes de glúons na QCD.

Isso pode ser difícil de compreender intuitivamente. Quarks realizam três tipos de carga de cor; antiquarks realizam três tipos de anticor. Glúons podem ser pensados como a realização da cor e da anticor, mas para entender corretamente como eles são combinados, é necessário considerar a matemática de carga de cor com mais detalhes.

Cor de carga e superposição

Na mecânica quântica, os estados das partículas podem ser explicados de acordo com a sobreposição quântica; isto é, elas podem estar em um "estado combinado", com uma probabilidade, se alguma quantidade específica é medida, de dar vários resultados diferentes. Uma ilustração matemática relevante no caso em questão seria um glúon com um estado de cor descrito por:

$(r{\bar {b}}+b{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$

Isso é lido como "vermelho-antiazul mais azul-antivermelho". (O factor da raiz quadrada de dois é necessário para a normalização, um detalhe que não é crucial para compreender nesta discussão.) Se fosse de alguma forma capaz de fazer uma medição direta da cor de um glúon neste estado, haveria 50% de chance de ele ter carga de cor vermelho-antiazul e uma chance de 50% de carga de cor azul-antivermelho.