GLÚON

 

A mais forte das forças subatômicas é apropriadamente chamada de força nuclear forte. No domínio em que opera, é cerca de 100 vezes mais forte que a próxima força mais forte (eletromagnetismo). Mas não é apenas a sua força que a distingue das outras forças. Tem outras propriedades que diferem, por exemplo, das características de um ímã. A força entre dois ímãs se estende por uma longa distância e se torna mais forte à medida que os ímãs são aproximados um do outro. Em contraste, a força nuclear forte é muito mais parecida com cola. Se você tiver duas bolas de gude coladas por algum tipo de adesivo, elas ficarão grudadas quando forem colocadas uma na outra. No entanto, uma vez que as duas bolinhas são separadas por uma distância muito pequena, elas não sentem mais nenhuma força atrativa.

Em homenagem aos pontos em comum da força com o comportamento da cola, a partícula portadora de força para a força forte é chamada de glúon. Os glúons são responsáveis ​​por ligar prótons e nêutrons dentro do núcleo de um átomo. Isso é crucial para construir átomos, mas essa ligação nuclear é, na verdade, um efeito colateral do que o glúon realmente faz – mantém unidos os quarks que compõem os prótons e nêutrons. Em experimentos de física de alta energia, é a ligação quark-quark que é de maior interesse.

A distância sobre a qual a força nuclear está ativa é de cerca de 1 femtômetro (10 -15) ou um quadrilionésimo de metro). Para dar uma ideia de quão incrivelmente pequeno isso é, se um próton fosse tão grosso quanto uma folha de papel, em comparação você seria tão grande que, se você estivesse na Terra, sua cabeça tocaria o Sol.

Em poucas palavras, fomos apresentados ao fóton, o quantum da força eletromagnética. Como o fóton é eletricamente neutro, ou seja, não tem carga elétrica, os fótons não interagem entre si. Em contraste, todo glúon tem uma forte carga nuclear. Assim, os glúons interagem não apenas com quarks, mas também com outros glúons. Essa propriedade de autointeração do glúon é uma das razões pelas quais a força forte age como cola em vez de ímãs.

A carga da força nuclear forte é conhecida como cor. Em um contexto subatômico, três cores – vermelho, azul e verde – são carregadas pelos três quarks em um próton, resultando em um esquema de cores simples. Em contraste, os glúons portadores de força têm uma paleta de cores bastante complexa, uma com uma mistura de cor (a carga carregada pelos quarks) e anticor (a carga carregada pelos antiquarks). No total, existem oito combinações de cores diferentes que os glúons podem carregar. (Se você está se perguntando por que três cores e três anticores se combinam para formar oito glúons e não nove, a resposta pode ser encontrada aqui.)

Os glúons foram descobertos no laboratório alemão DESY (foto abaixo) no final dos anos 1970. Eles desempenham um papel fundamental em muitos dos estudos realizados no Tevatron e no LHC.

Laboratório Dasy, Alemanha