Càrrega de color

Càrrega de color

Explicació de l'interacció entre partícules a través de les 4 forces fonamentals.

En física, la càrrega de color és un número quàntic dels quarks i els gluones que està relacionada en el seu interacció forta en el context de la cromodinámica quàntica (QCD). Açò té algunes analogia formals en la noció de càrrega elèctrica de partícules, pero a causa de les complicacions matemàtiques de la QCD, existixen moltes diferències tècniques (per eixemple la càrrega de color no és una magnitut escalar).

La càrrega de color no té que vore res en els colors visibles usuals, sino que simplement són una forma de cridar i diferenciar els diferents tipos d'una magnitut física associada als quarks.

Introducció

El "color" de quarks i gluones no té res a vore en la percepció visual de color; més be, és un nom ingeniós per a una propietat que casi no té manifestació a distàncies majors que el tamany d'un núcleu atòmic. El terme "color" es deriva simplement del fet de que la propietat que descriu té tres aspectes (anàlecs als tres colors primaris), a diferència de el "aspecte" simple de la càrrega electromagnètica.

Poc temps en acabant de que l'existència dels quarks fora proposta per primera volta en 1964, Oscar W. Greenberg va introduir la noció de la càrrega de color per a explicar cóm els quarks podien coexistir dins d'alguns hadrones en estats d'un atre modo idèntics i encara satisfer el principi d'exclusió de Pauli. El concepte va resultar ser útil. La cromodinámica quàntica ha estat en desenroll des de la década de 1970 i constituïx un ingredient important en el modele estàndar de la física de partícules.

Representació artística de hadrones en les tres càrregues de colors i electrons orbitando al seu entorn.

Rojo, blau i vert

La cromodinámica quàntica descriu el camp associat a la càrrega de color com un camp de gauge, un sistema de partícules en càrrega de color ve descrit per una 3-tupla de números, convencionalment les tres dimensions del espai vectorial requerit per a descriure la càrrega de color del sistema s'han denominat "roig", "vert" i "blau" i l'interacció pot descriure's en térmens d'un camp de Yang-Mills que canvia el "color" d'una partícula. Naturalment estos noms no tenen res a vore en el color de les partícules, sino que és una manera convenient de parlar de les tres dimensions requerides per a descriure el color.

La càrrega de color d'un quark pot tindre tres valors diferents: "roig", "vert", o "blau"; i un antiquark pot tindre tres "anticolores" diferents, en ocasions cridats "antirrojo", "antiverde" i "antiazul" (a voltes representats per cian, magenta i groc). També pot dir-se que els gluones són combinacions d'un parell color/anticolor: per eixemple, roig/antiverde, i això constituïx la seua càrrega de color.

Constant d'acoplament i càrrega

En una teoria quàntica de camps la noció de constant d'acoplament i carrega són diferents pero estan relacionades. La constant d'acoplament fixa la magnitut de la força d'interacció; per eixemple, en electrodinàmica quàntica, la constant d'estructura fina és una constant d'acoplament. Per un atre costat, la càrrega en una teoria de gauge té que vore en la manera en que una partícula es transforma baix la simetria de gauge, és dir, la seua representació baixe el grup de gauge. Per eixemple, l'electró té càrrega -1 i el positrón té càrrega +1, implicant que la transformació de gauge té efectes oposts en ells en algun sentit. Específicament, si una transformació de gauge local $\varphi (x)$ s'aplica en electrodinàmica, es troba que:

A on:

$A_{\mu }$ és el camp del fotó

$\psi$ és el camp de l'electró en $Q=-1$ (una barra sobre $\psi$ denota la seua antipartícula — el positrón).

ya que la QCD és una teoria no-abeliana (és dir, el seu grup de gauge no és abeliano), les representacions, i per tant les càrregues de color, són més complicades. Açò és tractat en la següent secció.

Referències

Bibliografia

• Frampton, P. (2008). Gauge Field Theories, 3rd edició, Wiley-VCH.
• «Gauge theory - Past, Present and Future». Archivat des d'el original, el 16 de març de 2009. Consultat el 23 d'abril de 2009.
• Kane, G.L. (1987). Modern Elementary Particle Physics, Perseus Books. ISBN 0-201-11749-5.