Ver el código de «Gluon»

{{Ficha de partícula
| nombre = Gluon (g)
| imagen = 
| tamaño_imagen = 
| pie = 
| num_tipos = 8
| clasificación = [[Partícula elemental]]
| composición = 
| familia = [[Bosón]]
| grupo = [[Bosón de gauge]]
| generación = 
| interacción = [[Interacción nuclear fuerte]]
| antipartícula = Ella misma
| estado = 
| teorizada = [[Murray Gell-Mann]] (1962)<ref>{{cita publicación |autor=Gell-Man, F.|título=Symmetries of Baryons and Mesons |publicación=Physical Review |volumen=125 |url=http://link.aps.org/abstract/PR/v125/p1067 |año=1962 |páginas=1067–1084 |doi=10.1103/PhysRev.125.1067}}</ref>
| descubierta = [[TASSO collaboration]] at [[DESY]] (1979)<ref>{{cita publicación |autor= R. Brandelik et al. ([[TASSO collaboration]]) |título=Evidence for Planar Events in e<sup>+</sup>e<sup>-</sup> Annihilation at High Energies |publicación=Phys. Lett. B |año=1979 |volumen=86 |páginas=243–249 |doi=10.1016/0370-2693(79)90830-X}}</ref><ref>{{cita web |título=Twenty-Five Years of Gluons |url=http://cerncourier.com/cws/article/cern/29201 |editorial=Cern Courrier |año=2004 |autor=Flegel, I; Söding, P |ubicación=DESY}}</ref>
| símbolo = ''g''
| masa = 0 M[[Electronvoltio|eV]]/[[Velocidad de la luz|c]]<sup>2</sup> (valor teórico)<ref name="pdg"/> <br /> < 20 M[[Electronvoltio|eV]]/[[Velocidad de la luz|c]]<sup>2</sup> (límite experimental)<ref>{{cita publicación |doi=10.1016/0370-2693(94)01677-5 |título=Limits on the mass of the gluon*1 |año=1995 |autor=Yndurain, F. |publicación =Physics Letters B |volumen=345 |páginas=524}}</ref>
| vida_media = Estable
| decaimiento_de_partícula = 
| carga_eléctrica = 0 [[Carga eléctrica#Carga eléctrica elemental|e]]<ref name="pdg">[http://pdg.lbl.gov/2007/tables/gxxx.pdf W.-M. Yao et al., J. Phys. G 33, 1 (2006)] Consultado diciembre de 2007</ref>
| radio_de_carga = 
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| carga_de_color = octeto (8 tipos)
| espín = <math>1 \hbar;</math>
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}}
[[Archivo:Modelo Estándar.svg|miniaturadeimagen|250x250px|Nombre y carga eléctrica de los componentes de la materia.]]
El '''gluon''' (de la voz inglesa ''glue'' 'pegamento', derivada a su vez del latín ''glūten'' a través del francés ''gluer'' 'pegar') es el [[bosón]] portador de la [[interacción nuclear fuerte]], una de las cuatro [[fuerzas fundamentales]]. Es análogo al intercambio de [[fotones]] en la [[fuerza electromagnética]] entre dos [[Partícula cargada|partículas cargadas]].<ref name=HyperPhysics>{{cite web
 |author=C.R. Nave
 |title=The Color Force
 |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/color.html
 |work=[[HyperPhysics]]
 |publisher=[[Georgia State University]], Department of Physics
 |access-date=2012-04-02
}}</ref> No posee [[masa]] ni [[carga eléctrica]], pero sí [[carga de color]], por lo que además de transmitir la interacción fuerte también la sufre.

La [[teoría]] que postula la existencia de los gluones y describe su dinámica se denomina [[cromodinámica cuántica]]. El nombre hace alusión a "pegamento" (''glue''), ya que estas partículas son las que "unen" los [[quark]]s dentro de los [[nucleón|nucleones]].

== Propiedades ==
Al igual que el [[fotón]], el gluon es un [[bosón]] sin masa, con [[espín]] 1. Como los [[quark]]s, los gluones tienen [[carga de color]], que depende del cambio de color de los cuarks.

Los cuarks cambian de color cuando se intercambian gluones, de tal forma que la carga de color total del sistema formado por el cuark y el gluon, antes y después de la emisión o absorción es la misma.

Por ejemplo, si un cuark rojo se vuelve azul al emitir un gluon, entonces es porque emite un gluon rojo-antiazul (la parte roja del gluon es el rojo que pierde el cuark, y el antiazul es para anular el azul que el cuark gana). El sistema tiene carga de color neta roja.

Existen asimismo 8 tipos de gluones, siendo cada uno de ellos una combinación color-anticolor.
Los cuarks y los gluones forman partículas compuestas con carga de color total neutra (se suele decir que las partículas compuestas son blancas).
== Recuento de gluones ==
A diferencia del fotón de la QED o de los tres [[bosones W y Z]] de la [[interacción débil]], en la QCD hay ocho tipos independientes de gluones.

Sin embargo, los gluones están sujetos a los fenómenos de [[carga de color]] (de los que tienen combinaciones de color y anticolor). Los [[quarks]] llevan tres tipos de carga de color; los antiquarks llevan tres tipos de anticolor. Los gluones pueden ser considerados como portadores tanto de color como de anticolor. Esto da nueve combinaciones ''posibles'' de color y anticolor en los gluones. La siguiente es una lista de esas combinaciones (y sus nombres esquemáticos):

* red–antired {{nowrap|(<math>r\bar{r}</math>),}} red–antigreen {{nowrap|(<math>r\bar{g}</math>),}} red–antiblue {{nowrap|(<math>r\bar{b}</math>)}}
* green–antired {{nowrap|(<math>g\bar{r}</math>),}} green–antigreen {{nowrap|(<math>g\bar{g}</math>),}} green–antiblue {{nowrap|(<math>g\bar{b}</math>)}}
* blue–antired {{nowrap|(<math>b\bar{r}</math>),}} blue–antigreen {{nowrap|(<math>b\bar{g}</math>),}} blue–antiblue {{nowrap|(<math>b\bar{b}</math>)}}
[[File:Feynman Diagram Y-3g.svg|thumb|240px|right|Diagrama 2: e<sup>+</sup>e<sup>-</sup> &rarr; Υ(9.46) &rarr; 3g]]

Estos no son los estados de color ''reales'' de los gluones observados, sino estados ''efectivos''. Para entender correctamente cómo se combinan, es necesario considerar las matemáticas de la carga de color con más detalle.

=== Estados de color singlete  ===
A menudo se dice que las partículas estables que interactúan fuertemente (como los hadrones como el protón y el neutrón) observadas en la naturaleza son "incoloras", pero más precisamente se encuentran en un estado "color singlete", que es matemáticamente análogo a un [[estado singlete|''spin'' estado singlete]].<ref name="Griff">
{{Cita libro
 |autor=David Griffiths
 |year=1987
 |title=Introducción a las partículas elementales
 |url=https://archive.org/details/introductiontoel0000grif_o7r4
 |pages=[https://archive.org/details/introductiontoel0000grif_o7r4/page/280 280]-281
 |editor=[[John Wiley & Sons]]
 |isbn=978-0-471-60386-3
}}</ref> Tales estados permiten la interacción con otros singletes de color, pero no con otros estados de color; dado que no existen interacciones de gluones de largo alcance, esto ilustra que tampoco existen gluones en el estado singlete.<ref name="Griff"/>

El estado de color singlete es:<ref name="Griff"/>
: <math>(r\bar{r}+b\bar{b}+g\bar{g})/\sqrt{3}.</math>

En otras palabras, si se pudiera [[Medir en mecánica cuántica|medir]] el color del estado, habría las mismas probabilidades de que fuera rojo-antirojo, azul-antiazul o verde-antiverde.

=== Ocho estados de color ===
<!-- el enlace "ocho tipos de gluones" del artículo "cuark" enlaza aquí -->
Quedan ocho estados de color independientes, que corresponden a los "ocho tipos" u "ocho colores" de gluones. Debido a que los estados se pueden mezclar entre sí como se ha comentado anteriormente, hay muchas formas de presentar estos estados, que se conocen como el "octeto de colores". Una lista comúnmente utilizada es:<ref name="Griff"/>
{| style="margin:auto;"
|-
|<math>(r\bar{b}+b\bar{r})/\sqrt{2}</math>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|<math>-i(r\bar{b}-b\bar{r})/\sqrt{2}</math>
|-
|<math>(r\bar{g}+g\bar{r})/\sqrt{2}</math>
|
|<math>-i(r\bar{g}-g\bar{r})/\sqrt{2}</math>
|-
|<math>(b\bar{g}+g\bar{b})/\sqrt{2}</math>
|
|<math>-i(b\bar{g}-g\bar{b})/\sqrt{2}</math>
|-
|<math>(r\bar{r}-b\bar{b})/\sqrt{2}</math>
|
|<math>(r\bar{r}+b\bar{b}-2g\bar{g})/\sqrt{6}.</math>
|}
Son equivalentes a las [[matrices de Gell-Mann]]. La característica crítica de estos ocho estados en particular es que son [[linealmente independientes]], y también independientes del estado singlete, por lo tanto 3<sup>2</sup>&nbsp;&minus;&nbsp;1 o 2<sup>3</sup>. No hay manera de añadir ninguna combinación de estos estados para producir cualquier otro, y también es imposible añadirlos para hacer ''r{{overline|r}},'' ''g{{overline|g}},'' o ''b{{overline|b}}''<ref>
{{Cita publicación
 |autor=J. Baez
 |title=¿Por qué hay ocho gluones y no nueve?
 |url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/gluons.html
 |access-date=2009-09-13
}}</ref> el [[estado singlete]] prohibido. Hay muchas otras opciones posibles, pero todas son matemáticamente equivalentes, al menos igual de complicadas, y dan los mismos resultados físicos.

=== Detalles de la teoría de grupos ===
Formalmente, la QCD es una [[teoría gauge]] con simetría gauge [[SU(3)]]. Los quarks se introducen como [[espinor]]s en ''N''<sub>f</sub> [[sabor (física de partículas)|sabor]]s, cada uno en la [[representación fundamental]] (triplete, denotado '''3''') del grupo gauge de color, SU(3). Los gluones son vectores en la [[representación adjunta de un grupo de Lie|representación adjunta]] (octetos, denotados '''8''') del color SU(3). Para un [[grupo de Lie|grupo de calibre]] general, el número de portadores de fuerza (como fotones o gluones) es siempre igual a la dimensión de la representación conjunta. Para el caso simple de SU(''N''), la dimensión de esta representación es {{nowrap|''N''<sup>2</sup> - 1}}.

En términos de teoría de grupos, la afirmación de que no hay gluones singlete de color es simplemente la afirmación de que la [[cromodinámica cuántica]] tiene una simetría SU(3) en lugar de una [[U(N)|U(3)]]. No se conoce ninguna razón [[A priori y a posteriori|''a priori'']] para que se prefiera un grupo sobre el otro, pero como se ha comentado anteriormente, la evidencia experimental apoya SU(3). <ref name="Griff"/> Si el grupo fuera U(3), el noveno gluón (singlete incoloro) se comportaría como un "segundo fotón" y no como los otros ocho gluones.<ref>{{cite web |url=https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/11/18/why-are-there-only-8-gluons/|title=¿Por qué sólo hay 8 gluones?|website=[[Forbes]]}}</ref>
== Confinamiento ==
{{main|Confinamiento de color}}
Dado que los propios gluones llevan carga de color, participan en interacciones fuertes. Estas interacciones gluón-gluón constriñen los campos de color a objetos similares a cuerdas llamados "[[cuerda QCD|tubo de flujo]]s", que ejercen una fuerza constante cuando se estiran. Debido a esta fuerza, los [[quarks]] están [[Confinamiento del color|confinados]] dentro de [[partículas compuestas]] llamadas [[hadrones]]. Esto limita el alcance de la interacción fuerte a 1x 10<sup>-15</sup> metros, aproximadamente el tamaño de un [[nucleón]]. Más allá de una cierta distancia, la energía del tubo de flujo que une dos quarks aumenta linealmente. A una distancia suficientemente grande, resulta energéticamente más favorable extraer un par quark-antiquark del vacío que aumentar la longitud del tubo de flujo.

Una consecuencia de la propiedad de confinamiento hadrónico de los gluones es que no participan directamente en las [[fuerzas nucleares]] entre hadrones. Los mediadores de estas fuerzas son otros hadrones llamados [[Mesón| mesones]].

Aunque en la [[fase normal de la QCD]] los gluones individuales no pueden viajar libremente, se predice que existen hadrones que están formados completamente por gluones - llamados [[bola de gluones]]. También existen conjeturas sobre otros [[Hadrón exótico| hadrones exóticos]] en los que los gluones reales (en contraposición a las [[partículas virtuales|virtuales]] que se encuentran en los hadrones ordinarios) serían constituyentes primarios. Más allá de la fase normal de la QCD (a temperaturas y presiones extremas), se forma el [[plasma de quarks-gluones]]. En dicho plasma no hay hadrones; los quarks y los gluones se convierten en partículas libres.
== Observaciones experimentales ==
[[Cuark]]s y gluones (coloreados) se manifiestan fragmentándose en más quarks y gluones, que a su vez se hadronizan en partículas normales (incoloras), correlacionadas en chorros. Como se reveló en las conferencias de verano de 1978, el [[detector PLUTO]] en el colisionador electrón-positrón DORIS ([[DESY]]) produjo la primera evidencia de que las desintegraciones hadrónicas de la resonancia muy estrecha Υ(9.46) podían interpretarse como topologías de [[suceso de tres chorros]] producidas por tres gluones. Posteriormente, los análisis publicados por el mismo experimento confirmaron esta interpretación y también la naturaleza de espín&nbsp;=&nbsp;1 del gluón<ref>{{cite journal |author1=Berger, Ch. |display-authors=etal |collaboration= |year=1979 |title=Análisis de chorro de la desintegración de Υ(9.46) en hadrones cargados |journal=[[Physics Letters B]] |volume=82 |page=449 |bibcode=1979PhLB...82..449B |doi=|issue=3-4 |df=}}</ref><ref>{{cite journal |author=Berger, Ch. |display-authors=etal |collaboration= |year=1981 |title=Topología de la desintegración de Υ |journal=[[Zeitschrift für Physik C]] |volume=8 |page=101 |bibcode=1981ZPhyC...8..101B |doi=10.1007/BF01547873 |issue=2 |s2cid=124931350 |df=}}</ref> (véase también el recuerdo y los [[experimentos PLUTO]]).

En verano&nbsp;1979, a energías más altas en el colisionador electrón-positrón [[PETRA]] (DESY), de nuevo se observaron topologías de tres chorros, ahora interpretadas como [[bremsstrahlung]] de gluones q{{overline|q}}, ahora claramente visibles, por [[TASSO]],<ref>{{cite journal |author=Brandelik, R. |display-authors=etal |collaboration= |year=1979 |title=Evidencia de sucesos planares en la aniquilación de e<sup>+</sup>e<sup>-</sup> a altas energías |journal=[[Physics Letters B]] |volume=86 |issue=2 |pages=243-249 |bibcode=1979PhLB...86..243B |doi=}}</ref> [[MARK-J]]<ref>{{cite journal |author1=Barber, D.P. |s2cid=13903005 |display-authors=etal |collaboration= |year=1979 |title=Descubrimiento de sucesos de tres chorros y una prueba de la cromodinámica cuántica en PETRA |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=43 |page=830 |bibcode=1979PhRvL..43..830B |doi= 10.1103/PhysRevLett.43.830 |issue=12 |df=}}</ref> y los experimentos PLUTO<ref>{{cite journal |author=Berger, Ch. |display-authors=etal |collaboration= |year=1979 |title=Evidencia de la Bremsstrahlung de gluones en aniquilaciones de e<sup>+</sup>e<sup>-</sup> a altas energías |journal=[[Physics Letters B]] |volume=86 |page=418 |bibcode=1979PhLB...86..418B |doi= |issue=3-4 |df=}}</ref> (posteriormente en 1980 también por [[JADE (detector de partículas)|JADE]]<ref>{{cite journal |author1=Bartel, W. |display-authors=etal |collaboration= |year=1980 |title=Observación de sucesos planares de tres chorros en la aniquilación de e<sup>+&nbsp;</sup>e<sup>&minus;</sup> y evidencia de bremsstrahlung de gluones |journal=[[Physics Letters B]] |volume=91 |issue=1 |page=142 |bibcode=1980PhLB...91..142B |doi=10.1016/0370-2693(80)90680-2 |url=http://bib-pubdb1.desy.de/search?p=id:%22PUBDB-2017-02984%22 |df=}}</ref>). La propiedad de espín&nbsp;=&nbsp;1 del gluón fue confirmada en 1980 por TASSO<ref>{{cite journal |author1=Brandelik, R. |display-authors=etal |collaboration= |year=1980 |title=Evidencia de un gluón de espín 1 en sucesos de tres chorros |journal=[[Physics Letters B]] |volume=97 |issue=3-4 |page=453 |bibcode=1980PhLB...97..453B |doi= |df=}}</ref> y los experimentos PLUTO<ref>{{cite journal |author1=Berger, Ch. |display-authors=etal |collaboration= |year=1980 |title=Un estudio de sucesos multichorro en la aniquilación de e<sup>+&nbsp;</sup>e<sup>&minus;</sup> |journal=[[Physics Letters B]] |volume=97 |issue=3-4 |page=459 |bibcode=1980PhLB...97..459B |doi=|df=}}</ref> (véase también la reseña). En 1991 un experimento posterior en el anillo de almacenamiento [[LEP]] en el [[CERN]] confirmó de nuevo este resultado.<ref>{{cite journal |author1=Alexander, G. |display-authors=etal |collaboration= |year=1991 |title=Medida de distribuciones de tres chorros sensibles al espín del gluón en aniquilaciones de e<sup>+&nbsp;</sup>e<sup>&minus;</sup> a √s = 91&nbsp;GeV |journal=[[Zeitschrift für Physik C]] |volume=52 |issue=4 |page=543 |bibcode=1991ZPhyC..52..543A |doi=|s2cid=51746005 |df=}}</ref>

Los gluones juegan un papel importante en las interacciones fuertes elementales entre [[quark]]s y gluones, descritas por QCD y estudiadas particularmente en el colisionador electrón-protón [[HERA]] en DESY. El número y la distribución del momento de los gluones en el [[protón]] (densidad de gluones) han sido medidos por dos experimentos, [[H1 (detector de partículas)|H1]] y [[ZEUS]],<ref>{{cite journal |author=Lindeman, L. |collaboration= |year=1997 |title=Funciones de estructura del protón y densidad de gluones en HERA |journal=[[Nuclear Physics B: Proceedings Supplements]] |volume=64 |issue=1 |pages=179-183 |bibcode=1998NuPhS..64..179L |doi=|df=}}</ref> en los años 1996-2007. La contribución del gluón al espín del protón ha sido estudiada por el experimento [[HERMES]] en HERA.<ref>{{cite web |url=http://www-hermes.desy.de/ |title=El mundo giratorio en DESY |website=www-hermes.desy.de |access-date=26 de marzo de 2018 |df= |archive-date=25 de mayo de 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210525042229/http://www-hermes.desy./ |url-status= |deadurl=yes }}</ref> También se ha medido la densidad de gluones en el protón (cuando se comporta hadrónicamente).<ref>{{cite journal |author1=Adloff, C. |display-authors=etal |collaboration= |year=1999 |title=Secciones transversales de partículas cargadas en la fotoproducción y extracción de la densidad de gluones en el fotón |journal=[[European Physical Journal C]] |volume=10 |issue=3 |pages=363-372 |arxiv=hep-ex/9810020 |bibcode=1999EPJC...10..363H |doi= |s2cid=17420774 |df=}}</ref>

El [[confinamiento de color]] se verifica por el fracaso de las búsquedas de [[quarks libres]] (búsquedas de cargas fraccionarias). Los quarks se producen normalmente en pares (quark + antiquark) para compensar los números cuánticos de color y sabor; sin embargo, en [[Fermilab]] se ha demostrado la producción única de [[quark top]]s.{{efn|Técnicamente, la producción única de [[quark top]] en [[Fermilab]] sigue implicando una producción en pares, pero el quark y el antiquark son de diferentes sabores. }}<ref>{{cite web |author=Chalmers, M. |date=6 de marzo de 2009 |title=Resultado top para el Tevatrón |url=https://physicsworld.com/a/top-result-for-tevatron/ <!-- dead link http://physicsworld.com/cws/article/news/38140 --> |work=[[Physics World]] |access-date=2012-04-02 |df=}}</ref> No se ha demostrado [[glueball]].

El [[Deconfinamiento]] se afirmó en 2000 en el SPS del CERN<ref>{{cite journal |author1=Abreu, M.C. |display-authors=etal |collaboration= |year=2000 |title=Evidencia para el deconfinamiento de quark y antiquark a partir del patrón de supresión J/Ψ medido en colisiones Pb-Pb en el SPS del CERN |journal=[[Physics Letters B]] |volume=477 |issue=1-3 |pages=28-36 |bibcode=2000PhLB..477...28A |doi= |df=|url=https://cds.cern.ch/record/427590 }}</ref> en [[colisiones de iones pesados]], e implica un nuevo estado de la materia: [[plasma de quark-gluón]], menos interactivo que en el [[núcleo atómico|núcleo]], casi como en un líquido. Se descubrió en el [[Colisionador Relativista de Iones Pesados]] (RHIC) de Brookhaven en los años 2004-2010 mediante cuatro experimentos simultáneos.<ref>{{cite news |author=Overbye, D. |date=15 de febrero de 2010 |title=En el colisionador de Brookhaven, los científicos rompen brevemente una ley de la naturaleza |url=https://www.nytimes.com/2010/02/16/science/16quark.html |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20220102/https://www.nytimes.com/2010/02/16/science/16quark.html |archive-date=2022-01-02 |url-access=limited |url-status= |work=[[The New York Times]] |access-date=2012-04-02 |df=}}</ref> Se ha confirmado un estado de plasma de quark-gluón en el [[CERN]] Gran Colisionador de Hadrones (LHC) por los tres experimentos [[A Large Ion Collider Experiment|ALICE]], [[ATLAS experiment|ATLAS]] y [[Compact Muon Solenoid|CMS]] en 2010.<ref>{{cite news |date=26 de noviembre de 2010 |title=LHC experiments bring new insight into primordial universe |url=http://press.cern/press-releases/2010/11/lhc-experiments-bring-new-insight-primordial-universe |publisher=[[CERN]] |access-date=2016-11-20 |df=}}</ref>

[[Jefferson Lab]]'s [[Continuous Electron Beam Accelerator Facility]], en [[Newport News, Virginia]],{{efn|[[Jefferson Lab]] es un [[apodo]] para la [[Thomas Jefferson National Accelerator Facility]] en [[Newport News, Virginia]].}} es una de las 10&nbsp;[[United States Department of Energy|Department of Energy]] instalaciones que investigan sobre gluones. El laboratorio de Virginia competía con otra instalación, el [[Laboratorio Nacional de Brookhaven]], en Long Island (Nueva York), por los fondos para construir un nuevo [[colisionador de iones de electrones]].<ref>{{cite news |last1=Nolan |first1=Jim |title=El Estado espera un gran revuelo económico cuando el laboratorio de Jeff puje por el colisionador de iones |url=http://www.richmond.com/news/virginia/government-politics/article_fc5216f3-13e8-5ebe-85a6-64e054358389.html |access-date=19 de octubre de 2015 |newspaper=Richmond Times-Dispatch |date=19 de octubre de 2015 |pages=A1, A7 |quote=Esas pistas pueden dar a los científicos una mejor comprensión de lo que mantiene unido el universo. |df=}}</ref> En diciembre de 2019, el Departamento de Energía de Estados Unidos seleccionó al [[Laboratorio Nacional de Brookhaven]] para albergar el [[colisionador de iones de electrones]].<ref>{{cite news |date=9 de enero de 2020 |title=El Departamento de Energía de Estados Unidos selecciona al Laboratorio Nacional de Brookhaven para albergar una nueva e importante instalación de física nuclear |url=https://www.energy.gov/articles/us-department-energy-selects-brookhaven-national-laboratory-host-major-new-nuclear-physics |publisher=[[Departamento de Energía de Estados Unidos|DOE]] |access-date=2020-06-01 |df=}}</ref>

== La masa de los hadrones ==
Los gluones forman también parte de los [[hadron]]es, y la energía del campo de color que crean es la responsable de la mayoría de la masa del mismo <math>(E=mc^2)</math>. En el caso del [[protón]] se puede ver que:
{{ecuación|
<math>m_{u}+m_{u}+m_{d} \ne m_{p} \,\,\,\,\,\,\,\, 3+3+6 \ne 938 \, (\mbox{MeV/c}^2) </math>
||left}}
Por lo que gran parte de la masa del protón es atribuible a la energía del [[campo de color]].

== Comportamiento de los gluones ==
=== Confinamiento de los cuarks ===
Al sufrir ellos mismos su propia interacción, los gluones que unen los cuarks crean un [[campo de Yang-Mills]] de color que impide que los cuarks se separen con una fuerza inmensa, para pequeñas distancias parece que el campo decae en intensidad, pero para distancias del orden del tamaño de un nucleón la fuerza es mucho mayor que las fuerzas electrostáticas de repulsión entre protones. La formación de estas ligaduras por parte de los gluones limita el campo de acción de esta interacción a un orden de 10<sup>-15</sup> [[metro]]s (más o menos el tamaño de un [[núcleo atómico]]).

Al contrario que la [[campo eléctrico|fuerza eléctrica]] o la gravitatoria, si se intenta separar entre sí un par de cuarks, el campo de color tira de ellos con mucha más fuerza; es como si los cuarks estuvieran unidos por un "muelle gluónico", que intenta volver a su longitud inicial. Debido a esto, los cuarks y los gluones son partículas muy difíciles de detectar y solo podemos ver las partículas que ellos forman, los [[hadrón|hadrones]].

Cuando se separan tanto dos cuarks unidos mediante este muelle, se acumula tanta energía en el sistema que es más fácil para el mismo crear nuevos cuarks para devolver el campo de color a un estado menos energético. Esto es resultado de convertir parte de la [[energía]] del campo de color en nueva [[materia]] <math>(E=mc^2)</math>.

=== Interacción nuclear fuerte residual ===
A pesar de que los hadrones tienen carga de color neutra, los cuarks de distintos hadrones pueden atraerse con mucha fuerza, en el caso de los [[nucleón|nucleones]] incluso mayor que la [[interacción electromagnética|electromagnética]]. A esta fuerza de naturaleza fuerte entre distintos hadrones se le llama residual, y es la responsable de que el núcleo atómico sea estable a pesar de la gran cantidad de [[carga eléctrica|cargas positivas]] que posee.

Esta fuerza residual puede describirse de manera aproximada mediante un [[campo de Yukawa]] que representa una interacción mediada por [[pion]]es que son partículas masivas lo cual explicaría que la fuerza nuclear decae mucho más rápido que la [[ley de la inversa del cuadrado]] siendo la intensidad de esta fuerza virtualmente nula fuera del [[núcleo atómico]].

=== Campo gluónico ===
La descripción matemática de la interacción de los gluones entre sí y con los cuarks es descrita por la [[cromodinámica cuántica]]. En ese contexto los gluones son descritos como un campo gluónico que es un campo de Yang-Mills asociado a una [[teoría de campo de gauge|simetría de gauge]] del tipo [[SU(3)]]. El [[lagrangiano]] que describe la interacción de los gluones entre sí y con los cuarks viene dado por:
{{ecuación|
<math>\mathcal{L}_\mathrm{QCD} =
\mathbf{\bar{q}} i \boldsymbol\gamma^\mu \partial_\mu \mathbf{q}  - \mathbf{\bar{q}} m \mathbf{q}
- g \bar{q} \boldsymbol\gamma^\mu \boldsymbol\tau_aG^a_\mu \mathbf{q}
- \frac{1}{4}G^a_{\mu \nu} G^{\mu \nu}_a</math>
||left}}
Donde la intensidad del campo gluónico viene dada por el tensor antisimétrico o [[Forma diferencial|2-forma]] <math>\scriptstyle G^{\mu \nu}_a</math>, mientras que la distribución espacial de los cuarks viene dada por el espinor multicomponente <math>\scriptstyle \mathbf{q}</math>.

== Véase también ==
* [[Interacción nuclear fuerte]]
* [[Cromodinámica cuántica]]
* [[Teoría de campo de gauge]]
* [[Fuerzas Fundamentales]]

== Referencias ==
{{listaref}}
==Para más información==
*{{cite journal
 |author=A. Ali and G. Kramer
 |year=2011
 |title=JETS and QCD: A historical review of the discovery of the quark and gluon jets and its impact on QCD
 |journal=[[European Physical Journal H]]
 |volume=36 |issue=2 |pages=245–326
 |arxiv=1012.2288
 |bibcode = 2011EPJH...36..245A
 |doi=10.1140/epjh/e2011-10047-1
|s2cid=54062126
 }}

* [https://www.hep.phy.cam.ac.uk/~thomson/lectures/partIIIparticles/Handout8_2009.pdf Cambridge Handout 8 : Quantum Chromodynamics - Particle Physics]

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* [http://pdg.lbl.gov/ Particle data group] {{en}}
* [http://particleadventure.org/spanish/index.html La aventura de las partículas]

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