Gluon
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Gluon
Propriétés générales
Composition Élémentaire
Classification Boson
Propriétés physiques
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du...) 0
Charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) 0
Spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même...) 1
Durée de vie (La vie est le nom donné :) Stable
Historique

Le gluon (Le gluon est le boson responsable de l'interaction forte. Les gluons confinent les quarks ensemble, ce qui permet l'existence des protons et des neutrons, ainsi que des autres...) est le boson (Les bosons représentent une classe de particules qui possèdent des propriétés de symétrie particulières lors de l'échange de particules : un système de particules identiques se comportant comme des...) responsable de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) forte. Les gluons confinent les quarks ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...), ce qui permet l'existence des protons et des neutrons, ainsi que des autres hadrons. Ils ont une masse probablement nulle (quoiqu'il n'est pas exclu qu'ils puissent avoir une masse de quelques MeV), une charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.) nulle et un spin 1. Un gluon porte une charge de couleur (En physique des particules , la charge de couleur est une propriété des quarks et des gluons qui ont leur propre interaction forte dans le contexte de la chromodynamique quantique. Il y...) (rouge, vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur cette fréquence. Le...) ou bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte plus sombre...), comme les quarks) et une anti-charge de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) (comme les anti-quarks). Il y a 8 différentes sortes de gluons, en fonction de leur charge et de leur anti-charge de couleur.

Dans la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) de la chromodynamique quantique (La chromodynamique quantique, acronyme QCD de l'anglais Quantum ChromoDynamics, est une théorie physique qui décrit l’interaction forte, l’une des forces...) (quantum chromodynamics, ou QCD), qui est utilisée aujourd'hui pour décrire l'interaction forte, les gluons sont échangés lorsque des particules possédant une charge de couleur interagissent. Lorsque deux quarks échangent un gluon, leur charge de couleur change ; le gluon se chargeant d'une anti-couleur compensant la perte du quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants élémentaires de la matière.), de même que la nouvelle charge de couleur du quark. Étant donné que les gluons portent eux-mêmes une charge (et une anti-charge) de couleur, ils peuvent aussi interagir avec d'autres gluons, ce qui rend l'analyse mathématique de l'interaction forte très compliquée.

La première trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma coronal, à...) experimentale des gluons a été découverte au début des années 1980 dans l'accélérateur de particules (Les accélérateurs de particules sont des instruments qui utilisent des champs électriques et/ou magnétiques pour amener des particules chargées électriquement à des vitesses élevées....) PETRA (collisions électron-positon) du laboratoire DESY (Le DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron, « Synchrotron d'électrons allemand ») est un important centre de recherche en Europe en physique des particules et en rayonnement synchrotron.) à Hambourg, lorsque la preuve d'une collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) à 3 jets fut faite : le troisième jet fut ainsi attribué à l'émission d'un gluon par un des quarks produits.

Pourquoi n'y a-t-il que 8 gluons au lieu de 9 ?

A priori il pourrait y avoir 9 types de gluons, un pour chaque combinaison (Une combinaison peut être :) de charge et d'anti-charge de couleur (rouge, vert, bleue, et anti-rouge, anti-vert, anti-bleue), ce qui donnerait les gluons suivants :

r\bar{r}, r\bar{v}, r\bar{b}, v\bar{r}, v\bar{v}, v\bar{b}, b\bar{r}, b\bar{v}, b\bar{b}.

En fait, du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) mathématique il existe un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) infini (Le mot « infini » (-e, -s ; du latin finitus, « limité »), est un adjectif servant à qualifier quelque chose qui n'a pas de limite en...) de gluons, chacun pouvant être représenté par une combinaison linéaire des 9 états fondamentaux (aussi appelés états propres) listés ci-dessus. Par exemple, un gluon pourrait être représenté par l'état combiné (r\bar{r} - v\bar{v})/\sqrt{2}. Ce genre de combinaisons d'états est assez courant en mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à...).

Cependant, la chromodynamique quantique nous apprend que la relation linéaire suivante lie 3 des états fondamentaux, du fait que les états complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la...) neutres du point de vue de la couleur n'interagissent pas par interaction forte :

\;r\bar{r} + v\bar{v} + b\bar{b} = 0

Ceci implique alors que les 9 états fondamentaux cités plus haut ne sont plus tous indépendants, cette relation réduit de 1 le nombre de degrés de liberté correspondants. Il n'y a plus que 8 degrés de liberté disponibles, donc 8 états fondamentaux linéairement indépendants, donc 8 gluons. Une explication plus détaillée (en anglais) peut être trouvée ici.

Popularisations du gluon

Le gluon est aussi connu comme un être vivant représentant l'essence même de l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) inanimé dont il est aussi le porte-parole. Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) cela dans la célèbre émission pour la jeunesse Téléchat, créée dans les années 80 par Roland Topor. Les présentateurs de cette émission imitant les talkshows, Lola l'autruche (Autruche est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à une espèce d'oiseaux qui constitue le genre Struthio, de la famille des Struthionidae (ordre des Struthioniformes). Il s'agit...) et le chat (Le chat domestique (Felis silvestris catus) est un mammifère carnivore de la famille des félidés. Il est l’un des principaux animaux de compagnie et compte aujourd’hui une...) Grouchat, réalisaient régulièrement des interviews de gluons aussi variés que celui de la tarte à la crème, ou du gluon du trou, le premier gluon découvert.

Il est à noter aussi que beaucoup de rumeurs circulent expliquant, et ce afin d'y donner un aspect plausible, que les sabres lasers, dans la saga "star wars (Star Wars ou La Guerre des étoiles, est une saga cinématographique de science-fiction créée par George Lucas, emblématique d'un genre que l'on nomme space opera et constituée de six longs-métrages...)", pourraient être constitués de gluons. Ce qui pourrait expliquer la couleur (rouge, vert ou bleu) ou l'entrechoquement possible de sabres entre eux alors que leurs lames sont constitués d'un faisceau lumineux.

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