En física teórica , la cromodinámica cuántica ( QCD ) es la teoría de la interacción fuerte entre quarks mediada por gluones , las partículas fundamentales que forman los hadrones compuestos como el protón , el neutrón y el pión . QCD es un tipo de teoría cuántica de campos llamada teoría de calibre no abeliana , con un grupo de simetría SU(3) . El análogo QCD de la carga eléctrica es una propiedad llamada color . Los gluones son los portadores de fuerza.de la teoría, tal como lo son los fotones para la fuerza electromagnética en la electrodinámica cuántica . La teoría es una parte importante del modelo estándar de la física de partículas . A lo largo de los años se ha reunido una gran cantidad de evidencia experimental para QCD .
El físico Murray Gell-Mann acuñó la palabra quark en su sentido actual. Proviene originalmente de la frase "Tres quarks para Muster Mark" en Finnegans Wake de James Joyce . El 27 de junio de 1978, Gell-Mann escribió una carta privada al editor del Oxford English Dictionary , en la que relataba que había sido influenciado por las palabras de Joyce: “La alusión a los tres quarks parecía perfecta”. (Originalmente, solo se habían descubierto tres quarks). [5]
Los tres tipos de carga en QCD (a diferencia de uno en electrodinámica cuántica o QED) generalmente se denominan " carga de color " por analogía con los tres tipos de color (rojo, verde y azul) percibidos por los humanos . Aparte de esta nomenclatura, el parámetro cuántico "color" no tiene ninguna relación con el fenómeno cotidiano y familiar del color.
La fuerza entre los quarks se conoce como fuerza de color [6] (o fuerza de color [7] ) o interacción fuerte , y es la responsable de la fuerza nuclear .
Dado que la teoría de la carga eléctrica se denomina " electrodinámica ", la palabra griega χρῶμα chroma "color" se aplica a la teoría de la carga de color, "cromodinámica".
Con la invención de las cámaras de burbujas y las cámaras de chispas en la década de 1950, la física experimental de partículas descubrió un número cada vez mayor de partículas llamadas hadrones . Parecía que un número tan grande de partículas no podía ser todas fundamentales . Primero, las partículas fueron clasificadas por carga e isospín por Eugene Wigner y Werner Heisenberg ; luego, en 1953-1956, [8] [9] [10] según la extrañeza de Murray Gell-Mann y Kazuhiko Nishijima (verfórmula de Gell-Mann-Nishijima ). Para obtener una mayor comprensión, los hadrones se clasificaron en grupos que tenían propiedades y masas similares utilizando la vía óctuple , inventada en 1961 por Gell-Mann [11] y Yuval Ne'eman . Gell-Mann y George Zweig , corrigiendo un enfoque anterior de Shoichi Sakata , propusieron en 1963 que la estructura de los grupos podría explicarse por la existencia de tres tipos de partículas más pequeñas dentro de los hadrones: los quarks . Gell-Mann también discutió brevemente un modelo de teoría de campos en el que los quarks interactúan con los gluones. [12] [13]