Cromodinàmica quàntica

Problema no resolt en física: Confinament de QCD: les equacions de la QCD encara no s'han resolt per a les energies rellevants en la descripció dels nuclis atòmics; com pot explicar la QCD el comportament del nucli i els seus constituents?

La cromodinàmica quàntica (CDQ o QCD, de l'anglès quantum chromodynamics) és una teoria quàntica de camps basada en el grup de gauge SU(3) que descriu la força nuclear forta o interacció forta entre quarks i gluons (conjuntament anomenats partons) que formen els protons, neutrons i altres partícules similars (els hadrons). La QCD és una de les quatre forces fonamentals de la natura, i un dels ingredients claus del model estàndard de la física de partícules. El nom «cromodinàmica» prové de la paraula grega chromós ('color') perquè la càrrega dels quarks es coneix com a «color» (encara que no té cap relació amb la percepció visual del color).

La teoria va ser proposada al començament dels anys 1970 per David Politzer i per Frank Wilczek i David Gross com a teoria quàntica de camps del tipus anomenat «teoria gauge no abeliana», per a descriure la interacció de quarks i gluons. Gross, Wilczek i Politzer van rebre el Premi Nobel de Física l'any 2004 pels seus treballs en cromodinàmica quàntica.

La cromodinàmica quàntica presenta dues característiques principals:

Llibertat asimptòtica, indicant el fet que en reaccions a molt alta energia els quarks i els gluons interaccionen molt feblement.
Confinament de color, indicant que la força entre quarks no disminueix a mesura que augmenta la distància entre si. Per això, caldria una energia infinita per a separar dos quarks i estan sempre units formant hadrons, com el protó o el neutró. Tot i que no s'ha demostrat analíticament, es creu que el confinament és una propietat certa de la QCD, ja que explica la impossibilitat d'observar quarks lliures.

Més tècnicament, el caràcter de la interacció forta està determinat per una simetria especial entre les càrregues de color dels quarks. Aquesta simetria és el grup de gauge basat en el grup unitari especial SU(3) i els quarks es transformen sota aquest grup com a triplets SU(3) de camps fermiònics de Dirac. Encara que les expansions pertorbatives són importants per al desenvolupament de la QCD, aquesta també prediu molts efectes no pertorbatius, com el confinament, els condensats fermiònics i els instantons.

Vegeu també

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Cromodinàmica quàntica