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'''Glueball''' oder '''Gluonenball'''<ref name="Close">{{Literatur | Autor=[[Frank Close|F.E.Close]], P.R.Page | Titel=Gluonenbälle – Gebilde aus reiner Kernkraft | Sammelwerk=Spektrum der Wissenschaft | Band= | Nummer=Jan | | '''Glueball''' oder '''Gluonenball'''<ref name="Close">{{Literatur |Autor=[[Frank Close|F.E.Close]], P.R.Page |Titel=Gluonenbälle – Gebilde aus reiner Kernkraft |Sammelwerk=Spektrum der Wissenschaft |Band= |Nummer=Jan |Datum=1999 |Seiten=48}}</ref>, auch '''Gluonium''', bezeichnet in der [[Teilchenphysik]] ein [[Hypothese|hypothetisches]] [[subatomares Teilchen]], das nur aus [[Gluon]]en (und [[Seequark]]s) besteht. Glueballs sind bislang nicht zweifelsfrei nachgewiesen worden. | ||
== Grundlagen == | == Grundlagen == | ||
Gluonen vermitteln die [[ | Gluonen vermitteln die [[starke Wechselwirkung]] und koppeln dabei an die [[Farbladung]] von [[Elementarteilchen]]. Dies ist analog zur [[Elektromagnetische Wechselwirkung|elektromagnetischen Wechselwirkung]], bei der [[Photon]]en an die [[elektrische Ladung]] koppeln. Ein gravierender Unterschied besteht nun darin, dass Gluonen selbst Farbladungen tragen und damit – im Gegensatz zu Photonen – untereinander direkt wechselwirken können. Daher könnte es Teilchen geben, die nur aus Gluonen zusammengesetzt sind. | ||
== | == Eigenschaften == | ||
{| class="wikitable float-right" style="text-align: center" | {| class="wikitable float-right" style="text-align:center" | ||
|+2-Gluon-Systeme | |+ 2-Gluon-Systeme | ||
|- | |- | ||
! | ! L | ||
! S | ! S | ||
! | ! J<sup>PC</sup> | ||
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| | | 0 || 0, 2 || 0<sup>++</sup>, 2<sup>++</sup> | ||
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| 1 || 1 || 0<sup>−+</sup>, 1<sup>−+</sup>, | | 1 || 1 || 0<sup>−+</sup>, 1<sup>−+</sup>, 2<sup>−+</sup> | ||
|- | |- | ||
| 2 || 0, 2 || 0<sup>++</sup>, 2<sup>++</sup>, | | 2 || 0, 2 || 0<sup>++</sup>, 2<sup>++</sup>, 4<sup>++</sup> | ||
|- | |- | ||
| 3 || 1 || 2<sup>−+</sup>, 3<sup>−+</sup>, 4<sup>−+</sup> | |||
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Da Gluonen ganzzahligen [[Spin]] (s=1), keine elektrische Ladung und keine [[Flavour]]s haben, müsste dies auch für Glueballs gelten. Sie wären damit ungeladene [[Meson]]en ohne Flavour. | Da Gluonen ganzzahligen [[Spin]] (s=1), keine elektrische Ladung und keine [[Flavour]]s haben, müsste dies auch für Glueballs gelten. Sie wären damit ungeladene [[Meson]]en ohne Flavour. | ||
Bei Gluonenbällen aus zwei Gluonen koppeln deren Spins zu S=0, 1 oder 2. | Bei Gluonenbällen aus zwei Gluonen (auch [[Pomeron]] genannt) koppeln deren Spins zu S=0, 1 oder 2. Aus Symmetriegründen kann S bei geradem Bahndrehimpuls L nur die Werte 0 und 2, bei ungeradem Bahndrehimpuls nur den Wert 1 annehmen.<ref name="Taki">{{Internetquelle |url=https://www.slac.stanford.edu/cgi-bin/getdoc/ssi96-006.pdf |titel=Search for Glueballs |autor=Walter Taki |hrsg= |werk= |datum=1996 |archiv-url= |archiv-datum= |zugriff=2014-09-02 |sprache=en |format=PDF |offline=}}</ref> Ungewöhnlich ist hier, dass bereits im [[Grundzustand]] (L=0) Mesonen mit [[Quantenzahl #Gesamtdrehimpulsquantenzahl|Gesamtspin]] J=2 aufträten. | ||
Bei Gluonenbällen aus drei und mehr Gluonen sind die Verhältnisse komplizierter. | Bei Gluonenbällen aus drei (auch [[Pomeron|Odderon]] genannt) und mehr Gluonen sind die Verhältnisse komplizierter. | ||
== Nachweis == | == Nachweis == | ||
Die Suche nach Glueballs wird dadurch erschwert, dass quantenmechanische Mischungen aus Glueballs und „klassischen“ Mesonen mit gleichen [[Quantenzahl]]en möglich sind. | |||
Kandidaten für Glueballs könnten sein: | Kandidaten für Glueballs könnten sein: | ||
* Mesonen mit „exotischen“ Quantenzahlen, die nicht für Quark-Antiquark-Zustände möglich sind, z.B. | * Mesonen mit „exotischen“ Quantenzahlen, die nicht für [[Quark (Physik)|Quark]]-[[Antiquark]]-Zustände möglich sind, z. B. J<sup>PC</sup> = 1<sup>−+</sup> und J<sup>PC</sup> = 3<sup>−+</sup> | ||
* „überzählige“ Mesonen, die nicht in die bekannten | * „überzählige“ Mesonen, die nicht in die bekannten [[Multiplett]]s passen. | ||
2021 publizierte die [[TOTEM]]-Collaboration am [[Large Hadron Collider]] des [[CERN]] in Zusammenarbeit mit der [[D0-Experiment|DØ-Kollaboration]] am [[Tevatron]] des [[Fermilab]] klare Hinweise (''evidence'', aber noch nicht ''definitive observation'') auf das Odderon, einen Zustand aus drei oder einer höheren, ungeraden Anzahl von Gluonen.<ref name="Odderon2021" /> | |||
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{{Internetquelle | |||
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|titel=Odderon discovered | |||
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[[Kategorie:Meson]] | [[Kategorie:Meson]] | ||
[[Kategorie:Hypothetisches Teilchen]] | [[Kategorie:Hypothetisches Teilchen]] | ||
Glueball oder Gluonenball[1], auch Gluonium, bezeichnet in der Teilchenphysik ein hypothetisches subatomares Teilchen, das nur aus Gluonen (und Seequarks) besteht. Glueballs sind bislang nicht zweifelsfrei nachgewiesen worden.
Gluonen vermitteln die starke Wechselwirkung und koppeln dabei an die Farbladung von Elementarteilchen. Dies ist analog zur elektromagnetischen Wechselwirkung, bei der Photonen an die elektrische Ladung koppeln. Ein gravierender Unterschied besteht nun darin, dass Gluonen selbst Farbladungen tragen und damit – im Gegensatz zu Photonen – untereinander direkt wechselwirken können. Daher könnte es Teilchen geben, die nur aus Gluonen zusammengesetzt sind.
| L | S | JPC |
|---|---|---|
| 0 | 0, 2 | 0++, 2++ |
| 1 | 1 | 0−+, 1−+, 2−+ |
| 2 | 0, 2 | 0++, 2++, 4++ |
| 3 | 1 | 2−+, 3−+, 4−+ |
Da Gluonen ganzzahligen Spin (s=1), keine elektrische Ladung und keine Flavours haben, müsste dies auch für Glueballs gelten. Sie wären damit ungeladene Mesonen ohne Flavour.
Bei Gluonenbällen aus zwei Gluonen (auch Pomeron genannt) koppeln deren Spins zu S=0, 1 oder 2. Aus Symmetriegründen kann S bei geradem Bahndrehimpuls L nur die Werte 0 und 2, bei ungeradem Bahndrehimpuls nur den Wert 1 annehmen.[2] Ungewöhnlich ist hier, dass bereits im Grundzustand (L=0) Mesonen mit Gesamtspin J=2 aufträten.
Bei Gluonenbällen aus drei (auch Odderon genannt) und mehr Gluonen sind die Verhältnisse komplizierter.
Die Suche nach Glueballs wird dadurch erschwert, dass quantenmechanische Mischungen aus Glueballs und „klassischen“ Mesonen mit gleichen Quantenzahlen möglich sind.
Kandidaten für Glueballs könnten sein:
2021 publizierte die TOTEM-Collaboration am Large Hadron Collider des CERN in Zusammenarbeit mit der DØ-Kollaboration am Tevatron des Fermilab klare Hinweise (evidence, aber noch nicht definitive observation) auf das Odderon, einen Zustand aus drei oder einer höheren, ungeraden Anzahl von Gluonen.[3]