Er det gluoner der holder kvarkerne på plads? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Er det gluoner der hol...

18. september 2011

Er det gluoner der holder kvarkerne på plads?

Hej Spørg om Fysik
Sådan som jeg forstår det, så er det "gluoner" som holder kvarkerne på plads. Det gælder både for protoner og neutroner.

Spørgsmål: Er der nogen, der rent faktisk har set eller målt "et gluon"? Eller er det en teori - på linie med Higgs-partiklen?

Med venlig hilsen
P N

Ja, det er rigtigt. På samme måde som man kan sige, at det er fotoner, der holder elektronerne på plads i atomerne.

3 - Jets begivenhed

Både ja og nej. Både kvarker og gluoner har noget der kaldes "farve". Teorien forbyder, at man kan trække en "farvet" partikel ud i fri tilstand, og det er da heller ikke sket. Man kan altså ikke komme til at stå med en enkelt gluon i hånden. De vil altid være bundet i "farveløse kombinationer" af andre gluoner og kvarker. Protonen og neutronen er eksempler på sådanne farveløse kombinationer.

Dog, hvis man udsætter en kvark eller en gluon for en pludselig påvirkning, dvs. over et så kort tidsrum, at bindingskræfterne ikke kan nå at manifestere sig, så vil kvarker og gluoner opføre sig, SOM OM de var frie. Man kan på den måde "se" gluonen, ved at skyde meget hårde projektiler mod protonen, og se at projektilerne afbøjes af kvarker OG gluoner inde i protonen, sådan som teorien foreskriver.

DESY

DESY: Opdagelsen af gluonen 

Den eksperimentelle "opdagelse" af gluonen tilskrives et eksperiment ved DESY laboratoriet i Hamborg i 1979. Her skød man elektroner og antielektroner sammen ved høj energi. Ud af dette kommer oftest en kvark og en anti-kvark, der bevæger sig væk fra hinanden. Som sagt forbyder teorien dem at fjerne sig for meget fra hinanden, uden at noget andet sker. Det der sker er, at kvarken "går i stykker", og bliver til et sprøjt af farveløse partikler (protoner, neutroner osv.). På engelsk hedder sådan et sprøjt en "jet". Den er en, mere eller mindre, smal stråle med ca. den samme retning og energi, som kvarken havde. 

Så normalt ser man altså TO modsat rettede "jets". Men før kvarkerne "går i stykker" (et ret misvisende udtryk, "fragmenterer" er mere rigtigt), kan det ske, at en af dem udstråler en energirig gluon. I disse tilfælde ser man TRE "jets", ligesom i et Mercedes-symbol. Det var det, man fandt ved DESY, som derved fik æren for "opdagelsen af gluonen".

Med venlig hilsen
Peter Hansen