QCD: La Cromodinámica Cuántica explica la extraña naturaleza de los quarks y la fuerza nuclear fuerte. Los quarks son partículas subatómicas que siempre se encuentran en grupos llamados hadrones, no se pueden encontrar quarks confinados. Esto se debe a la fuerza que la interacción nuclear fuerte aplica sobre ellos. A diferencia de otras partículas, los quarks no tienen carga eléctrica, sino carga de color. Existen tres tipos de carga de color, correspondiente a los colores primarios: rojo, azul, y verde. Obviamente, esto es sólo una denominación, ya que no hay color visible alguno. Al igual que la suma de positivo y negativo es neutra o cero; la suma de los tres colores es blanco o neutro.
La partícula portadora de la fuerza nuclear fuerte es el gluón. Existen ocho tipos de gluones cada uno con propiedades distintas de color. Los quarks intercambian de color constantemente gracias al gluón que transporta la carga.
Libertad asintótica: A mayor distancia mayor fuerza
La fuerza nuclear fuerte tiene una característica peculiar que no comparten las otras fuerzas, la libertad asintótica. Cuando los quarks se encuentran más cerca entre sí, la fuerza aplicada es menor o casi nula; a medida que los quarks se alejan entre sí, la fuerza aumenta considerablemente. Todo lo contrario a la gravedad y el electromagnetismo cuya fuerza disminuye a mayor distancia.
Conservación de la Carga de color
Como había explicado antes los quarks tienen carga de color y constantemente interaccionan con los gluones intercambiando su carga de color. Sin embargo, un quark siempre conserva su carga de color. Por ejemplo: Si un quark azul cambia de carga a verde, emite en el proceso un gluón con carga azul y anti-verde. Por lo tanto, el verde y el anti-verde se eliminan, quedando la carga azul original.
Confinamiento de la carga de color
Mientras que el fotón puede vagar libremente, las partículas con carga de color no lo pueden hacer. Para comprenderlo mejor, imaginemos que tenemos un mesón, el cual está formado por un quark y un anti-quark, si nosotros tratáramos de romper esta unión entre quarks nos daríamos cuenta de que es simplemente imposible. Esto se debe a que cuando un gluón se ve en esta situación, crea el resorte que mantiene unido a los quarks se estira más y más. Sin embargo, si la distancia sigue aumentando, una nueva pareja de quarks y anti-quarks es creada; y a medida que se estira más, más parejas se quarks son creadas, este fenómeno es llamado hadronización.
QED: La Electrodinámica Cuántica describe la interacción entre partículas cargadas mediante el intercambio de fotones. Se puede decir que es la versión cuántica de la teoría de campo electromagnético, de modo que combina la mecánica cuántica con una descripción del campo eléctrico y las partículas subatómicas. Gracias al extravagante físico, Richard Feynman, podemos entender un poco mejor esta teoría mediante los famosos diagramas de Feynman.
