글루온

위키백과 ― 우리 모두의 백과사전.

글루온(gluon)또는 풀 입자는 강한 상호작용을 매개하는 기본 입자로, 질량 0, 전하 0, 스핀은 1이다. 기호는 흔히 g로 나타낸다.

양자 색역학에서, 힘을 매개하는 것은 입자(게이지 보존)이며, 이들의 반응은 3가지의 "색"이라는 이름을 가진 상태로 기술되어 8종류의 글루온이 이를 매개한다는 것을 설명할 수 있다.

[편집] 글루온의 특성

글루온은 강한 상호작용에 의해 결합된 강입자(Hadron)에서 쿼크 사이의 인력·척력적 상호작용인 강력의 가상 매개체로, 이름(glu-on)의 '글루'(glu-)는 아교(glue)를 뜻한다. 강력을 매개하는 만큼 필수적으로 색전하를 가지며, 색전하를 가진 입자(쿼크/반쿼크/다른 글루온)과 상호작용을 해서 강력을 만들어 낸다.

강력은 가장 강한 힘을 발휘하며, 모든 쿼크·반쿼크·글루온은 강입자 내부에 갇혀버리는 것으로 알려져 있어 쿼크와 같이 실제로 관측된 적은 없다. 그러나 입자 충돌 등의 실험을 통해서 이론적 성질은 쿼크처럼 간접적으로 확인될 수 있다. 공간반전(空間反轉, P변환)에 대해서 음(陰)의 우기성(偶奇性, Parity)을 지닌다(P=-P').

[편집] 글루온의 종류

기본적으로 글루온은 세 개의 색과 세 개의 반색을 가지며, 색전하로 표시된다. 아래처럼 아홉 가지라고 생각하기 쉽다.

글루온의 종류?
	r	g	b
-r	$r \bar r$	$g \bar r$	$b \bar r$
-g	$r \bar g$	$g \bar g$	$b \bar g$
-b	$r \bar b$	$g \bar b$	$b \bar b$

하지만 실제로 글루온은 여덟 가지이다. 양자색역학적으로 어떤 두 입자 사이에서 r과 g 색이 교환되었을 경우 이를 매개한 글루온이 $r \bar g$ 이거나 $g \bar r$ 일 확률은 1/2로 같다. 어느 글루온이 어느 쪽으로 이동했는지의 문제이다. 이것을 $(r\bar{g}+g\bar{r})/\sqrt{2}$ 로 표시한다. 또한 색과 반색이 같은 '무색'의 세 가지 글루온이 결합하는 방법은 두 가지가 있으며 세 글루온이 위치를 바꾸어도 똑같은 것으로 간주된다. 결국 글루온의 목록은 대개 아래와 비슷한 모습으로 귀결된다.

$(r\bar b + b \bar r) / \sqrt{2}$	$(r \bar g + g\bar r) / \sqrt{2}$	$(b \bar g + g\bar b) / \sqrt{2}$
$-i(r \bar b - b\bar r) / \sqrt{2}$	$-i(r \bar g - g\bar r) / \sqrt{2}$	$-i(b \bar g - g\bar b) / \sqrt{2}$
$(r \bar r -b \bar b) / \sqrt{2}$	$(r \bar r + b \bar b- 2g \bar g) / \sqrt{6}$

또한 이것들 각각은 겔만 행렬과 동등하다.

[편집] 무색

무색의 글루온이란 실제로는 색이 숨겨진 것(색이 상쇄된 상태)으로 취급할 수 있다. 강한 상호작용을 하는 안정된 입자(양성자, 중성자 등 중입자)가 무색의 입자로 일컬어지며, 이런 상태의 입자들은 색이 상쇄된 다른 입자끼리만 상호작용을 한다. (실제로 무색의 글루온은 존재할 수 없다는 사실과 같다.) 상쇄된 색의 글루온은 $(r \bar r + g \bar g + b \bar b) / \sqrt{3}$ 로 나타낼 수 있다.