غلوون

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
غلوون
Feynmann Diagram Gluon Radiation.svg

التكوين جسيم أولي
العائلة بوزون
المجموعة بوزون أساسي
التفاعل تفاعل قوي
واضع النظرية موراي جل مان (1962)[1]
المكتشف مجموعة تاسو في مركز ديسي الألماني (1979)[2][3]
الرمز g
عدد الأنواع 8
الكتلة 0 MeV/c2 (تقييم نظري)[4]
<20 MeV/c2 (حدود التجربة)[5]
الشحنة الكهربائية شحنة أولية[4]
شحنة لونية octet (8 types)
الدوران 1

الغلوون (Gluon) هي الجسيمات الأولية التي تتواسط قوى التآثر القوي (بالإنجليزية: interaction Strong)‏ بين الكواركات طبقا للديناميكا اللونية الكمية (كروموديناميك الكمومي). وهي عبارة عن بوزون اتجاهي (بالإنجليزية: vector boson)‏ ، له عزم مغزلي 1 (بالإنجليزية: Spin 1)‏، ما يميزه عن غيره من البوزونات الإتجاهية التي تمتلك عادة ثلاث حالات للعزم المغزلي. و لكن التباين القياسي (بالإنجليزية: gauge invariance)‏ ينقص عدد حالات الزخم المغزلي (سبين) للغلوون إلى حالتين اثنتين فقط.

الغلوونات gluons هي جسيمات تآثر تنقل التآثر القوي . يوجد منها 8 أنواع تعمل بين الكواركات ؛ الكواركات هب الجسيمات البنائية للجسيمات الأكبر ، مثل الهادرونات ، و الباريونات التي من ضمنها البروتونات و النيوترونات، والميزونات ) كل هذه الجسيمات الأولية الكبيرة "تلصقها" الغلوونات . كما من الممكن أن تتفاعل (تتآثر)الغلوونات مع بعضها البعض بحيث يمكنها تكوين جسيمات أخرى ؛ جسيمات أخرى مكونة من غلوونات فقط ، وهذه الجسيمات تسمى" غلووبول " gluoball أي كرة غلوونات أو كرات غلوونات gluoballs.

الغلوون أحد أعضاء النموذج العياري للجسيمات[عدل]

رمز الغلوون هو الرمز g في النموذج العياري (أو القياسي ) التالي:

Standard Model of Elementary Particles ar.png


الإلكترون موجود من ضمنها ورمزه e

اما البروتون فهو مكون من 3 كواركات: u u d
والنيوترون مكون من 3 كواركات: d d u
والفوتون رمزه γ

خصائص الغلوونات[عدل]

رسم توضيح لـ"فايمان" إلكترون -e وبوزيترون +e و يفنيان بعضهما ، وينتج فوتون γ في هيئة موجة كهرومغناطيسية (أزرق) . ثم يتحلل الفوتنون منتجا كوارك q وكوارك-مضاد -q ، ثم يصدر الكوارك -المضاد غلوون g في هيئة لولب (أخضر) في الشكل.

الغلوونات ليست لها شحنة وتعتبر في النمودج القياسي بلا كتلة، إلا أن التجارب عليها تشير إلى كتلة في حدود عدة MeV (أي عدة ملايين إلكترون فولط) ، فكونهم ذوي كتلة ليس ببعيد ، فالبحث مستمر. للغوونات شحنة لونية تتميز بأنها تتكون من " لونا " و "لونا مضادا" سويا. ولهذا يوجد منها عدة غلوونات مختلفة . من خلال نظرية المجموعات يمكن استخلاص عدد امكانيات التباديل والتوافيق لهذه الألوان والألوان المضادة للغوونات باستخدام الاحصائية التالية:

(تـُقرأ من اليسار إلى اليمين وتقول: حاصل ضرب ثلاثي اللون في ثلاثي مضاد-اللون يعطي النتيجة : 8 حالات ( Octet states) وحالة واحدة منفردة Singulet state [أنظر أسفله].)

الحالة المنفردة لا تستطيع تغيير لون الكوارك حيث أنها تمثل حالة تناطرية تماما.ويمكن مقارنة تلك الخاصية بحالات العزم المغزلي . كل الغلوونات الموجودة في الطبيعة تحمل محصلة لون (تعادل العزم المغزلي الكلي وهو لا يساوي صفرا. ) الحالة الفردية Singulett [6] لا لون لها ( والعزم المغزلي الكلي لها يساوي 0)

حيث :

r أحمر ، و مضاد الأحمر
b أزرق ، و مضاد الأزرق
g أخضر ، و مضاد الأخضر

عد الغلوونات[عدل]

بعكس الفوتون المنفرد طبقا للديناميكا اللونية الكمومية QED أو الثلاثة W و Z bosons الفعالة في التآثر النووي الضعيف فإنه توجد 8 من الغلوونات المستقلة في الميكانيكا اللونية الكمومية.

ربما يكون ذلك صعبا في الفهم . الكواركات تحمل ثلاثة أنواع من الشحنات اللونية ؛ والكواركات المضادة تحمل ثلاثة ألوان مضادة. ويمكن اعتبار أن الغلوونات تحمل كلا من لون ولون مضاد . هذا يجعل من "الممكن " الحصول على 9 ترافقات للون واللون المضاد للغلوونات. الجدول التالي يعطي تلك الثمانية ترافقات وأسمائهم:

  • red-antired (), red-antigreen (), red-antiblue ()
  • green-antired (), green-antigreen (), green-antiblue ()
  • blue-antired (), blue-antigreen (), blue-antiblue ()
شكل 2: e+e → Υ(9.46) → 3g

تلك هي ليست حالات الألوان "الحقيقية" التي تظهر في الغلوونات ولكنها "حالات فاعلية" effective states. وبغرض فهم كيفية تقارنهم (ترافقهم) فمن الضروري الأخذ في الاعتبار رياضيات الشحنات اللونية بتعمق أكبر.

حالة لونية منفردة[عدل]

يقال عادة أن الجسيمات المستقرة المتآثرة ( مثل البروتون و النيوترون ؛ وهما ينتميان إلى الهادرونات) التي نشاهدها في الطبيعة بأنها لا لون لها، أو بمعنى أصح أنهم في حالة :لون منفرد color singlet state ، التي هي تماثل في حساب الرياضيات "حالة عزم مغزلي منفردة". spin single state.[7] تلك الحالات تسمح تآثر مع حالات لونية منفردة أخرى ، ولكن ليس مع حالات لونية أخرى، لأن تآثرات الغلوون طويلة المدى لا وجود لها ؛ وهذا يوضح أن غلوونات في الحالة المنفردة لا توجد كذلك .[7]

الحالة اللونية المنفردة هي:[7]

أو بمعنى آخر ، إذا كنا نستطيع قياس لون الحالة فإنه توجد عدة احتمالات لأن تكون أحمر-أحمر مضاد أو أزرق-أزرق مضاد أو أخضر-أخضر مضاد.

ثمانية غلوونات لونية[عدل]

بالإضافة إلى الحالة الفردية توجد أيضا 8 حالات لونية للغلوون ، وهي تمثل الـ 8 أنواع من الغلوونات . ونظرا لأنه من الممكن خلط الألوان لتكوين "حالات " للغلوونات فتوجد عدة أمكانيات لتمثيل تلك الحالات , هي تعرف بـ "لون الثمانية حالات " "color octet". وتمثلها القائمة التالية::[7]

      

كما يمكن وصف تلك الحالات ب مصفوفات غيل-مان. وهي حالات مستقلة عن الحالة الفردية . الحالات الثمانية هي T32 − 1 أو 23. ولا يمكن إجراء اقتران بينها أو لبعضها لإنتاج حالات أخرى ؛ وإنه من المستحيل جمعهم لتكوين rr, أو gg, أو bb[8] فهذا لا يحدث وتلك هي طبيعتهم.

الحجز[عدل]

نظرا لأن الغلوونات تحمل شحنة لونية فهم يشتركون في التآثرات القوية (تفاعلات) . هده التآثرات بالغلوون-غلوون يحصر حقل اللون ويجعله في هيئة حلقة وترية (وهي تسمى في الميكانيكا اللونية الكمومية " فيض أنبوبي" Flux tube ، يشتد قوة عند اطالته . وبسبب هده القوة فإن الكواركات محصورة في في جسيمات تحويها ، وتلك الجسيمات تسمى هادرونات ومن ضمنها البروتون و النيوترون .وهدا يحصر مدى التآثر القوي في حيز نحو 1×10−15 متر, وهده حدود نواة الذرة . خارج هذه المسافة تشتد الحلقة الرابطة للكواركين شديدا. وإدا اشتدت أكثر من الازم بسبب طاقة خارجية فإن هده الطاقة الزائدة تتحول إلى زوج كوارك- كوارك مضاد من الفراغ ولا تزداد الحلقة flux tube طولا.

ومن خصائص الغلوونات أنها تبقى محصورة في داخل جسيمات أكبر و هي الهادرونات. بالتالي لا تشترك الغلوونات مباشرة في التفاعلات النووية التي تحدث بين الهادرونات . القوى بين الهادرونات تتوسط فيها ميزونات. والميزونات تنتمي أيضا للهادرونات.

مشاهدات التجارب[عدل]

تظهر الكواركات والغلوونات (الملونة) نفسها بأنها تتفتت إلى كواركات وغلوونات ، وهذه تتراكب لتصبح هادرونات في هيئة جسيمات لا لون لها . في عام 1978 أثناء انعقاد المؤتمر الصيفي لبحوث الجسيمات الأولية ,[9] وتناول العلماء نتائج مكشاف بلوتو الموجود في مصادم الإلكترون والبوزيترون في ديزي أتى المكشاف بأول ما يشير إلى أن تحلل الهادرونات في الرنين ( Υ(9.46 يمكن تفسيره على أنه حدث ثلاثة نفاثات اصدرت ثلاثة من الغلوونات. وقد سرد المنشور الذي عقب ذلك المؤتمر التحليلات الخاصة بهده التجربة وأيدت التفسير ، كما أيدت أيضا أن الغلوون له عزم مغزلي ( سبين) 1 .[10][11] (أنظر الشكل 2 و [9] تجارب بلوتو ).

في عام 1979 استطاع العلماء زيادة سرعة تصادم الإلكترون والبيزوترون في تجربة "بترا" بمعجل ديزي ، وفي تلك التجربة ظهرت أيضا ثلاثة نافورات فسرت بأنها غلوونات أشعة كبح وظهرت أيضا في تجارب "تاسو" TASSO ، و"مارك-ج" MARK-J وكذلك في "تجارب بلوتو" [12] [13] [14] وفيما بعد في تجربة" ياد" JADE (في عام 1980 [15]). أيدت تجربة تاسو بأن العزم المغزلي للغلوون يساوي 1 في عام 1980. [16] [17] (أنظر أيضا المرجع [18]). في عام 1991 أجريت تجربة في مركز أبحاث سيرن ، وقد أجريت في "حلقة ليب" ؛ وهي حلقة لتخزين الجسيمات لإتاحة اصتدامات الإلكترونات المسرعة والبوزيترونات المسرعة ، وجاءت النتيجة مؤيدة للنتائج السابقة . التجربة كانت حساسة لقياس العزم المغزلي للغلوون. [19]

المصادر[عدل]

  1. ^ Gell-Man, F. (1962). "Symmetries of Baryons and Mesons". Physical Review. 125: 1067–1084. doi:10.1103/PhysRev.125.1067. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. ^ R. Brandelik et al. (TASSO collaboration) (1979). "Evidence for Planar Events in e+e- Annihilation at High Energies". Phys. Lett. B. 86: 243–249. doi:10.1016/0370-2693(79)90830-X. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. ^ Flegel, I; Söding, P (2004). "Twenty-Five Years of Gluons". DESY: Cern Courrier. مؤرشف من الأصل في 03 يونيو 2018. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ أرشيف= (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  4. أ ب W.-M. Yao et al., J. Phys. G 33, 1 (2006) Retrieved December, 2007 نسخة محفوظة 22 فبراير 2017 على موقع واي باك مشين.
  5. ^ Yndurain, F. (1995). "Limits on the mass of the gluon*1". Physics Letters B. 345: 524. doi:10.1016/0370-2693(94)01677-5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. ^ David J. Griffiths: Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, New York 1987, ISBN 0-471-60386-4.
  7. أ ب ت ث David Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. صفحات 280–281. ISBN 978-0-471-60386-3. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  8. ^ فهدا ممنوع مثل الحالة المنفردة الممنوعة أيضا . J. Baez. "Why are there eight gluons and not nine?". مؤرشف من الأصل في 21 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 13 سبتمبر 2009. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); Cite journal requires |journal= (مساعدة)
  9. أ ب B.R. Stella and H.-J. Meyer (2011). "Υ(9.46 GeV) and the gluon discovery (a critical recollection of PLUTO results)". European Physical Journal H. 36 (2): 203–243. arXiv:1008.1869v3. Bibcode:2011EPJH...36..203S. doi:10.1140/epjh/e2011-10029-3. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  10. ^ Berger, Ch.; et al. (PLUTO collaboration) (1979). "Jet analysis of the Υ(9.46) decay into charged hadrons". Physics Letters B. 82 (3–4): 449. Bibcode:1979PhLB...82..449B. doi:10.1016/0370-2693(79)90265-X. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. ^ Berger, Ch.; et al. (PLUTO collaboration) (1981). "Topology of the Υ decay". Zeitschrift für Physik C. 8 (2): 101. Bibcode:1981ZPhyC...8..101B. doi:10.1007/BF01547873. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. ^ Brandelik, R.; et al. (TASSO collaboration) (1979). "Evidence for Planar Events in e+e nnihilation at High Energies". Physics Letters B. 86 (2): 243–249. Bibcode:1979PhLB...86..243B. doi:10.1016/0370-2693(79)90830-X. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  13. ^ Barber, D.P.; et al. (MARK-J collaboration) (1979). "Discovery of Three-Jet Events and a Test of Quantum Chromodynamics at PETRA". Physical Review Letters. 43 (12): 830. Bibcode:1979PhRvL..43..830B. doi:10.1103/PhysRevLett.43.830. S2CID 13903005. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  14. ^ Berger, Ch.; et al. (PLUTO collaboration) (1979). "Evidence for Gluon Bremsstrahlung in e+e Annihilations at High Energies". Physics Letters B. 86 (3–4): 418. Bibcode:1979PhLB...86..418B. doi:10.1016/0370-2693(79)90869-4. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  15. ^ Bartel, W.; et al. (JADE collaboration) (1980). "PUBDB-2017-02984" "Observation of planar three-jet events in e+e annihilation and evidence for gluon bremsstrahlung". Physics Letters B. 91 (1): 142. Bibcode:1980PhLB...91..142B. doi:10.1016/0370-2693(80)90680-2. مؤرشف من الأصل في 16 يوليو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  16. ^ Brandelik, R.; et al. (TASSO collaboration) (1980). "Evidence for a spin-1 gluon in three-jet events". Physics Letters B. 97 (3–4): 453. Bibcode:1980PhLB...97..453B. doi:10.1016/0370-2693(80)90639-5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  17. ^ Berger, Ch.; et al. (PLUTO collaboration) (1980). "A study of multi-jet events in e+e annihilation". Physics Letters B. 97 (3–4): 459. Bibcode:1980PhLB...97..459B. doi:10.1016/0370-2693(80)90640-1. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  18. ^ P. Söding (2010). "On the discovery of the gluon". European Physical Journal H. 35 (1): 3–28. Bibcode:2010EPJH...35....3S. doi:10.1140/epjh/e2010-00002-5. مؤرشف من الأصل في 30 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  19. ^ Alexander, G.; et al. (OPAL collaboration) (1991). "Measurement of Three-Jet Distributions Sensitive to the Gluon Spin in e+e Annihilations at √s = 91 GeV". Zeitschrift für Physik C. 52 (4): 543. Bibcode:1991ZPhyC..52..543A. doi:10.1007/BF01562326. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)

اقرأ أيضا[عدل]