膠子

在粒子物理學中，膠子（gluon）是負責在兩個夸克之間傳遞強作用力的基本粒子，類似光子負責在兩個帶電粒子之間傳遞電磁力一般。

用科學術語來說明，膠子是量子色動力學用來在兩個夸克之間傳遞強相互作用的矢量規範玻色子。膠子本身帶有強相互作用的色荷，這與光子不同，光子不帶有電荷。因此，膠子不但傳遞強相互作用，它還參與強相互作用，這使得量子色動力學的分析遠比量子電動力學困難。

性質
膠子是矢量規範玻色子，如同光子，它的自旋為1。自旋為1的帶質量粒子可以擁有三種偏振態。在量子場論裏，為了滿足局域規範不變性，規範玻色子的質量必須為零，因此膠子不帶質量（實驗上限為例如，設定膠子的色態為紅色-反藍色加上藍色-反紅色：
:(r\bar{b}+b\bar{r})/\sqrt{2}；

其中，r、b、\bar{r}、\bar{b}分別為紅色、藍色、反紅色、反藍色。

假若測量此膠子的顏色，則它的色荷是紅色-反藍色的機會為50%，是藍色-反紅色的機會為50% 。

色單態
在科普界時常會提到，由幾個夸克或反夸克組成的穩定粒子，例如像質子與中子一類的強子，假若能夠在大自然被觀察得到，則總色荷必須是無色的（或白色的）：

上述八重態並不是唯一選擇，也可挑選其它種八重態，但它們都數學等價，會給出同樣的物理結果，並且運算過程不會更簡易。

群論
用群論來表述，色單態不存在這句話只是量子色動力學具有SU(3)對稱（八個線性獨立態），而不具有U(3)（九個線性獨立態）對稱的體現。並沒有任何先天理由選擇這種群而不選擇那種群，但是實驗結果支持SU(3)對稱。當通量管被拉長時，會出現張力，因此將夸克禁閉於強子內部，這機制有效地局限強作用力的範圍半徑至 m以內，大約為原子核的尺寸。當超過某特定長度後，假若連結兩個夸克的通量管的長度越長，則能量越高，呈線性增長；當通量管被拉到足夠長之時，在能量方面，從真空製成一個夸克-反夸克對會比一味地增加通量管長度更為有利，這時，繼續拉長通量管還可能會導致通量管會斷裂，形成一個夸克-反夸克對。

雖然在，單獨膠子無法自由移動，物理學者猜測，可能存在純粹由膠子形成的強子，稱為膠球。其它種奇異強子也可能存在，這些奇異強子的重要成分將會是真實膠子，而不是虛膠子。當不處於正常相之時，即在極端高溫與極端高壓強狀況，會形成夸克-膠子等離子體，在這夸克-膠子等離子體裏，不會有機會形成強子，因為夸克與膠子都會變成自由粒子。

實驗觀察
夸克與膠子藉著分裂成更多夸克與膠子來顯現自己。這些分裂出的夸克與膠子又會成為無色的正常粒子。1978年夏季，在國際會議、座談會、專題研討會等等多個學術場合裏，德國電子加速器的正負電子對撞機與儲存環（DORIS）的報告，發現非常狹窄共振Y(9.46)的強子型衰變可以詮釋為由三個膠子製成的 的證據。同一團隊後來發表分析報告確定這詮釋正確無誤，並且展示出膠子的自旋為1。

1979年夏季，在德國電子加速器的正負電子對撞機，、
、
（後來，在1980年，)）又觀察到三重噴流事件，這被詮釋為q膠子軔致輻射，現在更為明顯可見。
1980年，與確定膠子的自旋為1。

在德國電子加速器的，膠子的物理性質被特別地研究分析。與，這兩項實驗對於膠子在質子裏的數量分佈與動量分佈做出仔細測量。從1996年至2007年，研究膠子對於質子自旋的貢獻。從蒐集的光子製備數據，被用來計算光子內部的膠子密度，當光子呈現強子行為之時。

色禁閉可以用無法找到自由夸克來核對，也就是說無法找到非整數的電荷。通常，為了抵銷量子顏色與風味量子數，夸克會成對產生（夸克與反夸克）。可是，在費米實驗室的團隊與團隊於2009年報告，探測到頂夸克單獨產生的證據（雖然這仍舊涉及到成對產生，但是夸克與反夸克的風味不同）。至今為止，尚未能找到任何膠球存在的證據。

2000年，歐洲核子研究組織的超級質子同步加速器聲稱，在重離子對撞時觀察到，這意味著觀察到一種新的物質態：夸克-膠子等離子體。2004年至2010年，在布魯克黑文國家實驗室的 相對論性重離子對撞機（RHIC），四個不同實驗同時期找到夸克-膠子等離子體。2010年，在歐洲核子研究組織的大型強子對撞機，三個實驗大型離子對撞機實驗、超環面儀器與緊湊緲子線圈確定探測到夸克-膠子等離子體。

参阅

• 夸克模型

註釋
参考文献