Fuerza de Color

La propiedad de los quarks llamada color, es una parte esencial del modelo de quarks. La fuerza entre los quarks se llama fuerza de color. Como los quarks forman los bariones , y la interacción fuerte tiene lugar entre bariones que son incoloros, se podría decir que la fuerza de color es la fuente de la interacción fuerte, o que la interacción fuerte es como una fuerza de color residual que se extiende más allá del protón o el neutrón para unirlos en el nœcleo.

Dentro de un barión, sin embargo, la fuerza de color tiene algunas propiedades extraordinarias que no se ve en la interacción fuerte entre los nucleones. La fuerza de color no cae con la distancia y es responsable del confinamiento de los quarks. La fuerza de color implica un intercambio de gluones, y es tan fuerte que la energía de producción del par quark-antiquark, se alcanza antes de que los quarks se puedan separar. Otra característica de la fuerza de color es que parece ejercer poca fuerza en las distancias cortas, de modo que los quarks son como partículas libres dentro de los límites de confinamiento de la fuerza de color, y sólo experimenta una fuerte fuerza de confinamiento, cuando empiezan a separarse demasiado lejos. El término de "libertad asintótica" se invoca a veces, para describir este comportamiento de la interacción del gluón entre los quarks.

Color

El color en la interacción fuerte es análoga a la carga en la fuerza electromagnética. El término "color" se introdujo para denominar una propiedad de los quarks, que permitió que quarks aparentemente idénticos, puedan residir en la misma partícula, por ejemplo, dos quarks "up" en el protón. Para permitir que tres partículas coexistieran y respetaran el principio de exclusión de Pauli, se necesitaba una propiedad con tres valores. La idea de los tres colores primarios como el rojo, verde y azul que componen la luz blanca era atractiva, y nació el lenguaje sobre partículas "incoloras". No tiene nada que ver con el color real, pero proporciona tres diferentes estados cuánticos. La propiedad puede ser considerada algo así como una "carga de color", con tres valores distintos, los cuales conforman partículas que solo permiten el color neutro. Se han utilizado términos como "fuerza de color" e incluso "cromodinámica cuántica", desarrolladas con la identificación de los términos de color. Los antiquarks tienen anti-colores, por lo que los mesones pueden ser incoloros al tener un quark rojo y uno "anti-rojo". La idea del color está apoyada por el hecho de que todas las partículas comúnmente observadas, tienen tres quarks, (bariones), o dos, (mesones), combinaciones que pueden ser "incolora" o de "color neutro", con los tres valores de color. Esto no excluye los "di-bariones" con 6 quarks y otras combinaciones de más de tres. Ha habido alguna sugerencia experimental de la presencia de una partícula penta-quark, pero no ha sido mantenido bajo un escrutinio más cercano.

La razón fundamental para el concepto de color se pueden destacar con el caso del omega-menos, un barión compuesto de tres quarks strange. Dado que los quarks son fermiones de espín 1/2, deben obedecer el principio de exclusión de Pauli y no pueden existir en estados idénticos. Así, con tres quarks strange, la propiedad que los distingue debe ser capaz de por lo menos tres valores distintos.