Czy gluony są bezmasowe?

Pytanie

Pyta Rafał

Czy gluony rzeczywiście są bezmasowe, jak wynika z Modelu Standardowego? Przecież z samego faktu posiadania ładunku (kolorowego) wynika związana z tym energia oddziaływania kolorowego która powinna czynić gluon masywnym – czy się mylę?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Energia oddziaływania nie czyni cząstek masywnymi. Z teoretycznego punktu widzenia masa elektronu mogłaby być dowolnie mała, lub nawet zerowa. W tym ostatnim przypadku elektrony byłyby cząstkami naładowanymi poruszającymi się zawsze z prędkością światła $c$. Atomy nie mogłyby wtedy istnieć.

Jeśli rozważana cząstka może występować jako cząstka swobodna o energii $E$ i pędzie $p$, to zachodzi związek

$E^2 – p^2 c^2 = m^2 c^4$,

gdzie $m$ jest masą cząstki. Gluony nie występują jako cząstki swobodne, więc twierdzenie o zerowej masie oznacza brak tzw. wyrazu masowego dla gluonów w gęstości lagranżjanu oddziaływań silnych (QCD). Wyraz taki łamałby symetrię cechowania będącą jednym z podstawowych postulatów QCD.