Cromodinamica quantistica: differenze tra le versioni

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La '''cromodinamica quantistica''', abbreviata con l'acronimo '''QCD''' (dall'[[Lingua inglese|inglese]] ''Quantum chromodynamics''), è la [[Fisica teorica|teoria fisica]] che descrive l'[[interazione forte]].

La QCD è una componente del [[Modello Standard]] ed il nome deriva per analogia dalla [[elettrodinamica quantistica|QED]] (''Quantum electrodynamics''). È una [[teoria quantistica dei campi|teoria quantistica di campo]] che descrive l'interazione tra [[quark (particella)|quark]], e di conseguenza quella fra [[Nucleone|nucleoni]], ed è matematicamente è una [[teoria di gauge]] [[Gruppo non abeliano|non abeliana]] con [[gruppo di simmetria]] [[SU(3)]] ([[Teoria quantistica di Yang-Mills|teoria di Yang-Mills]]), nel quale i quark si presentano in [[Molteplicità di spin|tripletti]].

È prevalentemente una [[Teoria perturbativa|teoria non-perturbativa]], a causa di effetti come il [[confinamento]], i [[condensato fermionico|condensati fermionici]] e gli [[istantone|istantoni]]. Ad alte energie gli effetti non perturbativi diminuiscono e la QCD può essere trattata come l'[[elettrodinamica quantistica]]. Gli aspetti più importanti per la fisica moderna sono quelli a basse energie.

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Poiché la ricerca di quark liberi era costantemente fallita, si pensò che i quark fossero semplicemente dei costrutti matematici inventati ad hoc e non delle particelle realmente esistenti. [[Richard Feynman]] argomentò che esperimenti ad alta energia mostravano che i quark erano reali: egli li chiamò ''partoni'', in quanto '''parte''' degli adroni. [[James Bjorken]] propose che certe relazioni potessero persistere nello [[scattering|scattering profondamente anelastico]] (diffusione profondamente anelastica) di [[elettrone|elettroni]] e [[protoni]], cosa che fu dimostrata con spettacolarità in esperimenti condotti nel 1969 presso lo [[SLAC]] (Stanford Linear Accelerator Center).

Sebbene lo studio dell'interazione forte rimanga a tutt'oggi non del tutto chiara, la scoperta della [[libertà asintotica]] (proprietà di alcune [[teoria di gauge|teorie di gauge]] secondo cui le interazioni tra alcune particelle, ad esempio i quark, diventano arbitrariamente deboli a distanza molto basse) ad opera di [[David Gross]], [[David Politzer]] e [[Frank Wilczek]] ha permesso di effettuare previsioni precise riguardo ai risultati di molti esperimenti ad alte energie utilizzando le tecniche della [[teoria perturbativa]] della [[meccanica quantistica]]. L'esistenza dei [[gluoni]] è stata dimostrata nel 1979 durante esperimenti con l'acceleratore [[Hadron Elektron Ring Anlage|HERA]] di [[Amburgo]] ([[Germania]]). Questi esperimenti sono divenuti sempre più precisi, culminando nella conferma della [[QCD perturbativa]] ad un livello di errore di pochi punti percentuali per opera del [[CERN|LEP]] (Large Electron-Positron collider) del [[CERN]] di Ginevra.

All'estremo opposto della libertà asintotica vi è il [[confinamento]]. Poiché la forza tra le [[carica di colore|cariche di colore]] non diminuisce con la distanza, si ritiene che i quark ed i gluoni non possano mai essere separati dagli adroni. Questo postulato della teoria è stato verificato per mezzo di calcoli della [[QCD su reticolo]], ma non è stato matematicamente provato. Uno dei ''Millennium Prizes'' annunciato dal ''Clay Mathematics Institute'' richiede al candidato di produrre questa prova. Altri aspetti della [[QCD perturbativa|QCD non-perturbativa]] sono l'esplorazione di fasi della [[materia di quark]] (quark matter), incluso il [[plasma di quark e gluoni]].