글루온

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글루온은 강력을 매개하는 입자로, 기호 g, 질량 0, 전하 0, 전자스핀은 1이다.

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글루온은 강한상호작용에 의해 결합된 강입자(Hardron)에서 쿼크 사이의 인력·척력적 상호작용인 강력의 매개체로서 등장한 것으로, 질량 0, 전하 0, 전자스핀(입자 스핀/전자 스핀) 0이다. '글루'(glu-)는 아교(glue)를 뜻한다. 글루온 또한 색전하(色電荷)(강한 상호작용상의 양자수(量子數))가 있다.

상호작용의 예로 광자(光子, photon)는 전하를 띠는 입자와 전하를 통해서 상호작용을 하고, 이들 대전입자 사이의 전자기력을 매개하며, 또한 파이온 등의 중간자(中間子, Meson)는 약력을, 중력자(重力子, graviton)은 중력을 매개한다. 이와 같이 글루온은 색전하를 가진 입자(쿼크/반쿼크/다른 글루온)과 상호작용을 해서 강력을 만들어 낸다.

그로 인해 강력의 인력은 입자 사이의 거리의 5승에 비례하고(F∝r^5), 척력은 3승에 비례하는 것으로 추정되어(-F∝r^3) 이 때문에 모든 쿼크·반쿼크·글루온은 강입자 내부에 갇혀버리는 것으로 알려져 있다.

공간반전(空間反轉, P변환)에 대해서 음(陰)의 우기성(偶奇性, Parity)을 지닌다(P=-P').

쿼크의 종류

c~!c	r	g	b
!r	r~!r	g~!r	b~!r
!g	r~!g	g~!g	b~!g
!b	r~!b	g~!b	b~!b

색과 반색(anticolor)을 가져 색전하가 다른 글루온이 8종류가 있다. 이것은 본래 3개의 색과 3개의 반색의 경우를 따져 보면 위와 같이 9종류가 있으나, 양자색역학(QCD)적인 제약조건이 있어 하나는 존재하지 않는다.

(주: r~!g, r~!b, g~!r, g~!b, b~!r, b~!g의 여섯 가지는 실제로 존재하며, 나머지 세 개는 같은 색이 되는 것이므로 실제로는 하나와 같다(c~!c로 표현한다). 색을 다르게 하는 앞의 여섯 가지와는 달리, 같은 색을 만드는 것 중 하나는 척력을 제공한다(일곱 가지는 인력을 제공한다).)

(!c로 표기한 것은 반색으로, 실제로는 문자 위에 줄을 그어서 나타낸다. 또한 '~'표시 없이 반색 부분을 이탤릭체로 쓰는 방법이 널리 쓰인다.)

닫힌 계의 전자기장에 대한 게이지불변성을 확장해서, 색전하에 관한 불변성을 가한 게이지장에 대한 양자론을 양자색역학(量子色力學, QCD; Quantum Chromodynamics)이라 한다. 이 게이지장의 에너지 교환 입자, 즉 양자색역학의 게이지입자가 곧 글루온이 된다. 글루온은 강입자 내부에 갇혀 있으므로 입자로서 관측할 수는 없으나, 간접적이기는 하여도 입자 충돌 등의 실험을 통해서 위과 같은 이론적 성질은 확인될 수 있다(이 점은 쿼크와 같다).

--어니야 2007년 3월 18일 (월) 19:54 (KST)