Carica di colore

Nella fisica delle particelle la carica di colore è una proprietà dei quark e dei gluoni che sono in relazione con la loro interazione forte nel contesto della cromodinamica quantistica (QCD: quantum chromodynamics). Ciò è analogo alla nozione di carica elettrica delle particelle, ma a causa di problemi matematici della QCD, vi sono numerose differenze tecniche. Il colore di quark e gluoni non ha nulla a che vedere con i colori percepiti dall’occhio umano. Si tratta semplicemente di un termine scelto a caso tra i tanti possibili per indicare una proprietà che si manifesta soltanto al di sotto delle dimensioni del nucleo atomico.

Poco dopo la proposta dell’esistenza dei quark avvenuta nel 1964, Oscar W. Greenberg avanzò il concetto di carica di colore per spiegare come quark con caratteristiche identiche possono coabitare all’interno degli adroni e al contempo soddisfare il principio di esclusione di Pauli. Tale concetto è risultato soddisfacente. La QCD è in continuo sviluppo fin dal 1970 e costituisce un’importante parte del modello standard della fisica delle particelle.

Rosso, blu e verde

I colori dei quark sono tre: rosso, blu e verde; gli antiquark si presentano con gli anticolori: antirosso, antiblu e antiverde (qualcuno li chiama anche ciano, magenta e giallo). Allo stesso modo i gluoni hanno una mescolanza di due colori, per esempio rosso-antiverde, che costituisce la loro carica di colore. In base a ciò è stato stabilito che vi sono otto gluoni, per cui mancherebbe il nono. Da questo punto di vista la risposta è che la particolare combinazione rappresentata da (rosso-antirosso)+(blu-antiblu)+(verde-antiverde) è senza colore e quindi non necessita di ulteriori considerazioni. Ulteriori approfondimenti riguardanti la carica di colore richiedono un po’ di nozioni in più che si possono trovare nell’articolo sottostante ed alla voce costante di accoppiamento.

Costante di accoppiamento e carica

In una teoria quantistica dei campi il concetto di costante di accoppiamento e di carica sono differenti ma in relazione tra loro. La costante di accoppiamento stabilisce la grandezza della forza di interazione; per esempio, nell’elettrodinamica quantistica (QED), la costante di struttura fine è una costante di accoppiamento. La carica in una teoria di gauge ha a che vedere con il modo con cui una particella si trasforma nell’ambito della simmetria di gauge, come ad esempio, la sua rappresentazione nell’ambito del gruppo di gauge. L’elettrone, ad esempio, ha carica -1 e il positrone ha carica +1 e ciò comporta che la trasformazione di gauge abbia, in qualche modo, effetti opposti su di loro. In particolare, se una trasformazione locale di gauge φ(x) viene applicata in elettrodinamica, si ha che

,     and 

dove A_μ

dove A è il campo del fotone e ψ è il campo dell’elettrone con Q= -1 (una barra sopra ψ denota la sua antiparticella— l'elettrone). Poichè la QCD è una teoria non-abeliana, le rappresentazioni, e da questo momento la carica di colore, sono più complicate. Esse sono trattate nella sezione successiva.

I campi dei quark e dei gluoni e le cariche di colore

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See also: Carica di colore, Adrone, Carica, Carica elettrica, Cromodinamica quantistica, Elettrodinamica quantistica, Elettrone, Fisica, Fotone