Carga de color

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Carga de color
Explicación de la interacción entre partículas a través de las 4 fuerzas fundamentales.

En física, la carga de color es una propiedad de los quarks y los gluones que está relacionada con su interacción fuerte en el contexto de la cromodinámica cuántica (QCD). Esto tiene analogías con la noción de carga eléctrica de partículas, pero a causa de las complicaciones matemáticas de la QCD, existen muchas diferencias técnicas.

La carga de color no tiene que ver nada con los colores en realidad, sino que simplemente son una forma de llamar y diferenciar las cargas de color de los quarks.

Contenido

Introducción

El "color" de quarks y gluones no tiene nada que ver con la percepci√≥n visual de color; m√°s bien, es un nombre ingenioso para una propiedad que casi no tiene manifestaci√≥n a distancias mayores que el tama√Īo de un n√ļcleo at√≥mico. El t√©rmino "color" se deriva simplemente del hecho de que la propiedad que describe tiene tres aspectos (an√°logos a los tres colores primarios), a diferencia del "aspecto" simple de la carga electromagn√©tica.

Poco tiempo despu√©s de que la existencia de los quarks fuera propuesta por primera vez en 1964, Oscar W. Greenberg introdujo la noci√≥n de la carga de color para explicar c√≥mo los quarks pod√≠an coexistir dentro de algunos hadrones en estados de otro modo id√©nticos y todav√≠a satisfacer el principio de exclusi√≥n de Pauli. El concepto result√≥ ser √ļtil. La cromodin√°mica cu√°ntica ha estado en desarrollo desde los 1970s y constituye un ingrediente importante en el modelo est√°ndar de la f√≠sica de part√≠culas.

Rojo, azul y verde

La cromodin√°mica cu√°ntica describe el campo asociado a la carga de color como un campo de gauge, un sistema de part√≠culas con carga de color viene descrito por una 3-tupla de n√ļmeros, convencionalmente las tres dimensiones del espacio vectorial requerido para describir la carga de color del sistema se han denominado "rojo", "verde" y "azul" y la interacci√≥n puede describirse en t√©rminos de un campo de Yang-Mills que cambia el "color" de una part√≠cula. Naturalmente estos nombres no tienen nada que ver con el color de las part√≠culas, sino que es una manera conveniente de hablar de las tres dimensiones requeridas para describir el color.

La carga de color de un quark puede tener tres valores diferentes: "rojo", "verde", o "azul"; y un antiquark puede tener tres "anticolores" diferentes, en ocasiones llamados "antirrojo", "antiverde" y "antiazul" (a veces representados por cian, magenta y amarillo). También puede decirse que los gluones son combinaciones de un par color/anticolor: por ejemplo, rojo/antiverde, y eso constituye su carga de color.

Constante de acoplamiento y carga

En una teor√≠a cu√°ntica de campos la noci√≥n de constante de acoplamiento y carga son diferentes pero est√°n relacionadas. La constante de acoplamiento fija la magnitud de la fuerza de interacci√≥n; por ejemplo, en electrodin√°mica cu√°ntica, la constante de estructura fina es una constante de acoplamiento. Por otro lado, la carga en una teor√≠a de gauge tiene que ver con la manera en que una part√≠cula se transforma bajo la simetr√≠a de gauge, es decir, su representaci√≥n bajo el grupo de gauge. Por ejempplo, el electr√≥n tiene carga -1 y el positr√≥n tiene carga +1, implicando que la transformaci√≥n de gauge tiene efectos opuestos en ellos en alg√ļn sentido. Espec√≠ficamente, si una transformaci√≥n de gauge local \scriptstyle \phi(x) se aplica en electrodin√°mica, se encuentra que:

A_\mu\to A_\mu+\partial_\mu\phi(x)
\psi\to \exp[iQ\phi(x)]\psi
\overline\psi\to \exp[-iQ\phi(x)]\overline\psi

Donde:

Aőľ es el campo del fot√≥n
Ōą es el campo del electr√≥n con Q = ‚ąí 1 (una barra sobre Ōą denota su antipart√≠cula ‚ÄĒ el positr√≥n).

Puesto que la QCD es una teoría no-abeliana (es decir, su grupo de gauge no es abeliano), las representaciones, y por consiguiente las cargas de color, son más complicadas. Esto es tratado en la siguiente sección.

Campo de color

De la misma manera que la presencia de cargas el√©ctricas en movimiento conduce a la presencia de campos electromagn√©ticos, la presencia de la carga de color tanto en quarks como gluones lleva a la aparici√≥n de un campo de color. La QCD es precisamente la teor√≠a de gauge cu√°ntica que describe dicho campo de color. QCD usa como grupo de gauge el grupo no-abeliano SU(3). La running coupling se denota usualmente por as. Cada sabor de quark pertenece a la representaci√≥n fundamental (3) y contiene una tripla de campos denotados juntos por Ōą. El campo antiquark pertenece a la representaci√≥n compleja conjugada (3*) y tambi√©n contiene una tripla de campos. Podemos escribir

\psi = \begin{pmatrix}\psi_1\\ \psi_2\\ \psi_3\end{pmatrix} 
\mbox{ y }\overline\psi = \begin{pmatrix}\overline\psi^*_1\\ \overline\psi^*_2\\ \overline\psi^*_3\end{pmatrix}

El gluón contiene un octeto de campos, pertenece a la representación adjunta (8), y puede ser escrito usando las matrices de Gell-Mann como

{\mathbf A}_\mu = A_\mu^a\lambda_a.

Todas las otras partículas pertenecen a la representación trivial (1) de color SU(3). La carga de color de cada uno de estos campos está completamente especificada por las representaciones. Los quarks y los antiquarks tienen carga de color 4/3, mientras que los gluones tienen carga de color 8. Todas las demás partículas tienen carga de color cero. Matemáticamente hablando, la carga de color de una partícula es el valor de un determinado operador de Casimir cuadrático en la representación de la partícula.

En el lenguaje simple introducido previamente, los tres √≠ndices "1", "2" y "3" en la tripla del quark se identifican usualmente con los tres colores. Este lenguaje falla en el siguiente punto. Una transformaci√≥n de gauge en color SU(3) puede ser escrita como Ōą ‚Üí UŌą, donde U es una matriz 3X3 que pertenece al grupo SU(3). Por lo tanto, despu√©s de una transformaci√≥n de gauge, los nuevos colores son combinaciones lineales de los viejos colores. En resumen, el lenguaje simplificado introducido anteriormente no es invariante por gauge.

La carga de color se conserva, pero los c√°lculos involucrados son m√°s complicados que simplemente sumar las cargas, como se hace en electrodin√°mica cu√°ntica. Una manera simple de hacer esto es observar el v√©rtice de interacci√≥n en QCD y reemplazarlo por una l√≠nea de representaci√≥n de color. El significado es el siguiente. Sea Ōąi represente la componente i-√©sima de un campo de quarks (llamado vagamente el color i-√©simo). El color de un glu√≥n est√° dado en forma similar por a que corresponde a la matriz de Gell-Mann particular asociada con √©l. Esta matriz tiene √≠ndices i y j. Estas son las etiquetas de color del glu√≥n. En el v√©rtice de interacci√≥n se tiene qiŌągij+qj. La representaci√≥n de l√≠nea de color rastrea estos √≠ndices. La conservaci√≥n de la carga de color significa que los extremos de estas l√≠neas de color deben estar ya sea en el estado inicial o final, o equivalentemente, que ninguna l√≠nea se quiebre en la mitad de un diagrama.

Referencia

Bibliografía

  • Frampton, P. (2008). Gauge Field Theories (3rd edici√≥n). Wiley-VCH. 
  • Gross, D. (1992). ¬ęGauge theory - Past, Present and Future¬Ľ. Consultado el 23-04-2009.
  • Kane, G.L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 0-201-11749-5. 

Wikimedia foundation. 2010.

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