Solución:
Escuchaste bien. Pero tenga en cuenta que esto no tiene nada que ver con el color real. La razón por la que la propiedad se llamó así es por similitudes accidentales con la mezcla de colores y porque ciertos físicos tienen un extraño sentido del humor.
Electrodinámica cuántica
Tenga en cuenta que de lo que están hablando es carga de color. Por tanto, parece útil revisar primero las propiedades de las cargas (eléctricas) normales. Hablemos de electrones, por ejemplo. Sabemos por la física clásica que los objetos cargados producen un campo electromagnético a su alrededor y este campo a su vez afecta a las partículas cargadas. En teoría cuántica hay que cuantificar este campo. El cuanto del campo electromagnético es el fotón, por lo que la teoría cuántica nos dice que los objetos cargados interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones.
(fuente: stanford.edu)
Lea la imagen de izquierda a derecha. El electrón irradia fotón, esto hace que cambie de dirección y el otro electrón lo absorbe cambiando de dirección también. Esta es la forma en que la teoría cuántica explica la interacción electromagnética.
Cromodinámica cuántica
Nota: la discusión a continuación no será técnicamente precisa debido a la complejidad inherente de la teoría cuántica. Ampliaré ciertos puntos en un párrafo separado después de esto.
Con el conocimiento anterior en nuestro haber, ya no es tan difícil describir la cromodinámica cuántica (del griego Χρώμα, que significa color cromático). En lugar de carga eléctrica, los objetos pueden transportar la llamada carga de color. Pero no hay solo uno, sino tres: rojo, verde, azul (sí, esta es una de las similitudes superficiales con el color habitual).
De acuerdo, necesitamos un ingrediente más en nuestra teoría, algo que reemplace a los fotones. Tal partícula existe y se llama gluón. Pero tenga en cuenta que si bien era suficiente tener solo un tipo de fotón (porque solo había una carga eléctrica), necesitamos más gluones para mediar varios tipos de interacciones (por ejemplo, la interacción entre el quark rojo y el quark azul, que estaría mediada por el rojo -antiblue gluon, etc.). Entonces tenemos nueve tipos de gluones en total, ¿verdad? Bueno, en realidad solo hay ocho de ellos y este es uno de los aspectos técnicos que abordaré más adelante.
Tenga en cuenta que la cromodinámica cuántica predice que los estados unidos de las partículas coloreadas deben ser “blancos”, lo que significa que, por ejemplo, debe contener tres partículas, una roja, una azul y una verde (esta es otra similitud con la mezcla de colores reales). Las partículas “blancas” que contienen tres quarks se llaman bariones y debes conocer al menos dos de ellos: protones y neutrones. En realidad, resulta que hay más de un tipo de quark (seis en realidad) y se obtienen varias partículas mezclando diferentes tipos de ellas. Los quarks de dos luces se llaman hasta y abajo. El protón contiene dos altibajos, mientras que el neutrón contiene uno hacia arriba y dos hacia abajo. Bien, veamos cómo funciona esto:
Este es un diagrama bastante complicado porque no pude encontrar nada más simple, pero permítanme intentar explicar lo que está sucediendo. El quark azul del protón entrante emite gluón azul-antired y al hacerlo cambia a rojo y también cambia un poco de dirección. Este gluón es luego atrapado por su quark down rojo y esto lo cambia a azul y lo arroja fuera del protón. Algo similar sucede con el quark green up, la única diferencia es que al final antiblue hacia arriba es arrojado fuera del protón. Así que tenemos un par arriba / abajo azul-antiblue. Esta es una partícula de color neutro y se llama pion.
Desde el punto de vista del neutrón, se aplica exactamente la misma discusión, por lo que espero que esto esté al menos un poco claro a estas alturas. Lo que esa imagen realmente explica es cómo se explican las fuertes interacciones protón-neutrón en el núcleo desde el punto de vista de la cromodinámica cuántica.
Tecnicismos
Toda la discusión anterior se incluye en las llamadas teorías de gauge. Estas son teorías que contienen cierto número de cargas, $ N $ (p.ej $ N = 1 $ para el electromagnetismo) y cierto número de partículas de interacción. Pero para concretar su número, primero tenemos que hablar del grupo de simetrías de dicha teoría.
Para el electromagnetismo este grupo es $ U (1) $ que es unidimensional y, por lo tanto, solo hay un fotón. Para interacciones débiles hay dos cargas, los llamados sabores y el grupo que corresponde a eso es $ SU (2) $; éste es tridimensional, por lo que obtenemos tres partículas mediadoras: $ Z, W ^ { pm} $. Para interacciones fuertes, hay tres colores y el grupo que describe su mezcla es $ SU (3) $. Éste es de ocho dimensiones, lo que nos da ocho gluones. También se podría intentar usar $ U (3) $ grupo, que es de nueve dimensiones. Pero esto está descartado por el experimento (!). Para entender por qué, permítanme hacer otras afirmaciones precisas que simplifiqué enormemente.
En la teoría cuántica, los estados son a menudo por superposición de otros estados más elementales. Resulta que cuando se habla de gluón azul-antired, lo que realmente se quiere decir es la superposición
$$ {1 over sqrt 2} grande ( grande | b grande> grande | bar r grande> + grande | bar b grande> grande | r grande> grande) $ PS
y de forma similar en otros casos. Esto se debe a que hay ciertas condiciones de simetría impuestas a la teoría y este estado es invariante si intercambiamos $ b $ y $ r $ (no lo sería si solo contuviera una parte); pero, por supuesto, sería doloroso leer explícitamente esa fórmula todo el tiempo que uno quiera hablar de gluones; de ahí la simplificación.
Ahora, como mencionamos, los estados o partículas enlazados reales tienen que ser de color neutro. Resulta que los propios gluones podrían crear un estado escalar
$$ {1 over sqrt 3} grande ( grande | b grande> grande | bar b grande> + grande | r grande> grande | bar r grande> + grande | g grande> grande | bar g grande> grande) $$
Si este estado existiera en la naturaleza, existiría una interacción de gluones de largo alcance. Pero sabemos que no es así. Entonces, el grupo real es más pequeño, solo $ SU (3) $ y nos quedamos con ocho gluones.
Permítanme dar una respuesta sencilla y básica aquí; quizás alguien más pueda explicarlo.
La mejor forma de pensar color es algo análogo a cargar en electromagnetismo. (De hecho, el color a menudo se llama carga de color). Es la propiedad fundamental de las partículas relacionadas con la fuerza fuerte y, al igual que la carga eléctrica, viene en valores discretos (denominados rojo, verde y azul, aunque no los tome literalmente). Sin embargo, tenga en cuenta que la integración fuerte funciona de una manera mucho más compleja que el electromagnetismo (electrodinámica maxwelliana o incluso cuántica).
El artículo de Wikipedia dice:
El “color” de los quarks y gluones no tiene ninguna relación con la percepción visual del color.[1] Más bien, es un nombre caprichoso para una propiedad que casi no tiene manifestación a distancias superiores al tamaño de un núcleo atómico. Se eligió el término color porque la propiedad abstracta a la que se refiere tiene tres aspectos, que son analogos a los tres colores primarios de rojo, verde y azul.[2] En comparación, la carga electromagnética tiene un solo aspecto, que toma los valores positivos o negativos.