b'\n_START_ARTICLE_\nCromodinamica quantistica\n_START_PARAGRAPH_\nLa cromodinamica quantistica, abbreviata con l\'acronimo QCD (dall\'inglese Quantum chromodynamics), \xc3\xa8 la teoria fisica che descrive l\'interazione forte._NEWLINE_La QCD \xc3\xa8 una componente del Modello Standard ed il nome deriva per analogia dalla QED (Quantum electrodynamics). \xc3\x88 una teoria quantistica di campo che descrive l\'interazione tra quark, e di conseguenza quella fra nucleoni, ed \xc3\xa8 matematicamente una teoria di gauge non abeliana con gruppo di simmetria SU(3) (teoria di Yang-Mills), nel quale i quark si presentano in tripletti._NEWLINE_\xc3\x88 prevalentemente una teoria non-perturbativa, a causa di effetti come il confinamento, i condensati fermionici e gli istantoni. Ad alte energie gli effetti non perturbativi diminuiscono e la QCD pu\xc3\xb2 essere trattata come l\'elettrodinamica quantistica. Gli aspetti pi\xc3\xb9 importanti per la fisica moderna sono quelli a basse energie._NEWLINE_La sua elaborazione, iniziata negli anni cinquanta del Novecento, \xc3\xa8 stata completata nella sua forma attuale nei primi anni settanta. La maggior parte del lavoro teorico sulla QCD \xc3\xa8 fatto con modelli reticolari tridimensionali e simulazione al computer.\n_START_SECTION_\nCenni storici\n_START_PARAGRAPH_\nCon l\'invenzione della camera a bolle e della camera a scintillazione negli anni cinquanta, fu scoperto un numero sempre maggiore di particelle fisiche soggette all\'interazione forte, denominate adroni. Apparve subito chiaro che un cos\xc3\xac elevato numero di particelle non potevano essere tutte fondamentali. Alcune regolarit\xc3\xa0 nelle interazioni di queste particelle possono essere spiegate come conseguenza della conservazione di un numero quantico detto isospin o spin isotopico, una quantit\xc3\xa0 fisica matematicamente analoga allo spin ed introdotta da Werner Karl Heisenberg. _NEWLINE_Successivamente, nel 1953, fu necessario introdurre un ulteriore numero quantico, la stranezza, proposto da Murray Gell-Mann e Kazuhiko Nishijima in particolare per spiegare la vita media abnormalmente lunga di alcune particelle. Gell-Mann e Yuval Ne\'eman fecero l\'ulteriore ipotesi che la stranezza e l\'isospin si potessero combinare in un gruppo di simmetria pi\xc3\xb9 grande. Questa ipotesi fu battezzata "Eightfold way" (la ottuplice via) perch\xc3\xa9 questo gruppo di simmetria, detto SU(3), ha otto generatori indipendenti. Essa comporta in particolare che gli adroni formino multipletti, ossia gruppi aventi propriet\xc3\xa0 correlate e massa simile. Gell-Mann e Gorge Zweig proposero nel 1963 che questa struttura fosse dovuta al fatto che gli adroni sono formati combinando tre costituenti pi\xc3\xb9 fondamentali, chiamati quark da Gell-Mann e ace da Zweig, ciascuno dei quali si trasforma secondo la rappresentazione fondamentale del gruppo SU(3)._NEWLINE_A questo punto una particella, la \xce\x94++, rimaneva misteriosa; nel modello a quark essa risulta composta da tre quark up con spin paralleli. Comunque, poich\xc3\xa9 i quark sono fermioni, questa combinazione sembrava violare il principio di esclusione di Pauli. Nel 1965 Moo-Young Han e Y\xc5\x8dichir\xc5\x8d Nambu risolsero il problema proponendo che i quark possedessero un grado di libert\xc3\xa0 di gauge SU(3) aggiuntivo, in seguito chiamata carica di colore. Essi notarono che i quark possono interagire per via di un ottetto di bosoni vettori di gauge: i gluoni._NEWLINE_Poich\xc3\xa9 la ricerca di quark liberi era costantemente fallita, si pens\xc3\xb2 che i quark fossero semplicemente dei costrutti matematici inventati ad hoc e non delle particelle realmente esistenti. Richard Feynman argoment\xc3\xb2 che esperimenti ad alta energia mostravano che i quark erano reali: egli li chiam\xc3\xb2 partoni, in quanto parte degli adroni. James Bjorken propose che certe relazioni potessero persistere nello scattering profondamente anelastico (diffusione profondamente anelastica) di elettroni e protoni, cosa che fu dimostrata con spettacolarit\xc3\xa0 in esperimenti condotti nel 1969 presso lo SLAC (Stanford Linear Accelerator Center)._NEWLINE_Sebbene lo studio dell\'interazione forte rimanga a tutt\'oggi non del tutto chiara, la scoperta della libert\xc3\xa0 asintotica (propriet\xc3\xa0 di alcune 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 \xc3\xa8 stata dimostrata nel 1979 durante esperimenti con l\'acceleratore HERA di Amburgo. Questi esperimenti sono divenuti sempre pi\xc3\xb9 precisi, culminando nella conferma della QCD perturbativa ad un livello di errore di pochi punti percentuali per opera del LEP (Large Electron-Positron collider) del CERN di Ginevra._NEWLINE_All\'estremo opposto della libert\xc3\xa0 asintotica vi \xc3\xa8 il confinamento. Poich\xc3\xa9 la forza tra le 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 \xc3\xa8 stato verificato per mezzo di calcoli della QCD su reticolo, ma non \xc3\xa8 stato matematicamente provato. Uno dei Millennium Prizes annunciato dal Clay Mathematics Institute richiede al candidato di produrre questa prova. Altri aspetti della QCD non-perturbativa sono l\'esplorazione di fasi della materia di quark (quark matter), incluso il plasma di quark e gluoni.\n_START_SECTION_\nTerminologia\n_START_PARAGRAPH_\nIl termine quark \xc3\xa8 stato coniato da Murray Gell-Mann ispirato dalla frase "Three quarks for Muster Mark" che si trova nel romanzo Finnegans Wake di James Joyce._NEWLINE_I tre tipi di carica nella QCD, vengono comunemente denominati carica di colore; i tre colori sono il rosso, il verde ed il blu e non hanno nulla a che vedere con i colori percepiti dall\'occhio umano; si tratta semplicemente di una terminologia di fantasia dato che in qualche modo bisognava pur chiamare questo tipo di "carica". Dal momento che la teoria della carica elettrica ha preso il nome di "elettrodinamica", il termine greco "croma" (\xce\xa7\xcf\x81\xcf\x8e\xce\xbc\xce\xb1, colore) \xc3\xa8 stato applicato alla teoria della carica di colore cio\xc3\xa8 "cromodinamica".\n_START_SECTION_\nI gruppi di simmetria\n_START_PARAGRAPH_\nIl gruppo di colore SU(3) corrisponde alla simmetria locale la cui misurazione d\xc3\xa0 maggior credito alla QCD. La carica elettrica definisce una rappresentazione della simmetria locale di gruppo U(1) che viene misurato per determinare la QED: questo \xc3\xa8 un gruppo Abeliano. Se si considera una variante della QCD con sapore Nf di quark privi di massa, si ottiene un gruppo simmetrico di sapore globale (chirale) . La simmetria chirale viene spontaneamente rotta dal QCD vacuum (vuoto nella QCD) al vettore (L+R)  con la formazione di un condensato chirale. La simmetria vettoriale  corrisponde al numero barionico dei quark ed \xc3\xa8 una simmetria esatta. La simmetria assiale  \xc3\xa8 esatta nella teoria classica ma rotta nella teoria dei quanti la qual cosa \xc3\xa8 denominata una anomalia. Le configurazioni del campo gluonico chiamati istantoni sono strettamente correlati a questa anomalia._NEWLINE_Nota bene: In molte applicazioni della QCD si possono ignorare i sapori forti (charm, top e bottom). In questo caso il reale gruppo di sapore \xc3\xa8 spesso SU(3), che non deve essere confuso con il gruppo di colore. Nella QCD il gruppo di colore fa parte di una simmetria locale e da quel momento viene misurato. Il gruppo di sapore non viene misurato. La via dell\'ottetto (Eightfold way) si basa sul gruppo di sapore e non considera la simmetria locale che d\xc3\xa0 la QCD.\n_START_SECTION_\nMetodologia\n_START_PARAGRAPH_\nL\'ulteriore analisi del contenuto di questa teoria \xc3\xa8 alquanto complicato. Sono state proposte diverse tecniche per lavorare con la QCD. Alcune di queste sono di seguito descritte.\n_START_SECTION_\nQCD perturbativa\n_START_PARAGRAPH_\nLa QCD perturbativa \xc3\xa8 un tipo di approccio che si basa sulla libert\xc3\xa0 asintotica la quale permette di usare la teoria perturbativa in esperimenti ad energie estremamente elevate. Sebbene limitato nelle possibilit\xc3\xa0, questo approccio \xc3\xa8 stato osservato nei test pi\xc3\xb9 precisi della QCD.\n_START_SECTION_\nQCD su reticolo\n_START_PARAGRAPH_\nTra gli approcci non perturbativi alla QCD, il pi\xc3\xb9 conosciuto \xc3\xa8 la QCD su reticolo (in inglese lattice QCD). Questo metodo utilizza un sistema discreto, ossia non continuo, di punti spazio-temporali chiamato reticolo che riduce il modello ad integrali analiticamente non calcolabili della teoria del continuum (spazio-temporale) ad una serie di calcoli numerici estremamente difficili per i quali \xc3\xa8 necessario utilizzare supercomputer. Anche se questo metodo \xc3\xa8 lento e computazionalmente pesante, \xc3\xa8 l\'unico che pu\xc3\xb2 essere concretamente applicato per l\'analisi di aspetti della teoria che sarebbero altrimenti impenetrabili.\n_START_SECTION_\nEspansione 1/N\n_START_PARAGRAPH_\nUno schema approssimativo ben conosciuto, l\'espansione 1/N, prende origine dalla premessa che il numero di colori \xc3\xa8 infinito ed esegue una serie di correzioni che lo fanno considerare come se non lo fosse. Fino ad ora \xc3\xa8 stata la fonte dell\'analisi qualitativa profonda piuttosto che un metodo per la predizione quantitativa. Una variante moderna include l\'approccio AdS/CFT.\n_START_SECTION_\nTeorie efficaci\n_START_PARAGRAPH_\nLa QCD descrive una variet\xc3\xa0 di fenomeni vastissimo, dalle reazioni nucleari nelle stelle alla formazione dei protoni, essa \xc3\xa8 una teoria molto ricca ed in cui i calcoli molto complicati. Tuttavia se si \xc3\xa8 interessati a studiare una specifica categoria di processi talvolta \xc3\xa8 possibile sviluppare teorie efficaci che catturino gli aspetti pi\xc3\xb9 importanti della QCD per quella categoria. In questo modo si \xc3\xa8 in grado di fornire predizioni molto accurate con una mole di calcoli pi\xc3\xb9 ristretta rispetto alla teoria completa, al costo per\xc3\xb2 di avere risultati accurati solo per quella specifica categoria._NEWLINE_Tra le teorie effettive pi\xc3\xb9 usate si possono considerare la teoria della perturbazione chirale, dove le particelle fondamentali sono gli adroni, stati legati di quark come i pioni, e le masse dei quark sono considerate trascurabili, la HQET, Heavy Quark Effective Theory (teoria effettiva dei quark pesanti), in cui la massa del quark pi\xc3\xb9 pesante coinvolto nel processo (solitamente il top o il bottom) si considera quasi infinita e la SCET (teoria effettiva delle particelle collineari o poco energetiche), che descrive l\'emissione soffice e collineare di particelle molto energetiche ed \xc3\xa8 oggi ampiamente utilizzata per il calcolo di processi ad LHC.\n_START_SECTION_\nTest sperimentali\n_START_PARAGRAPH_\nIl concetto di sapore dei quark \xc3\xa8 stato introdotto per spiegare le propriet\xc3\xa0 degli adroni durante lo sviluppo del modello a quark. Il concetto di colore si \xc3\xa8 reso necessario a causa della variet\xc3\xa0 di \xce\x94++. Questo \xc3\xa8 gi\xc3\xa0 stato considerato nella sezione Storia del presente capitolo._NEWLINE_La prima conferma che i quark sono reali elementi costitutivi degli adroni \xc3\xa8 stata ottenuta in esperimenti presso lo SLAC. La prima conferma dell\'esistenza dei gluoni \xc3\xa8 stata ottenuta con l\'acceleratore HERA di Amburgo._NEWLINE_Sono in corso ottimi test quantitativi per dimostrare ulteriormente la teoria perturbativa della QCD, come ad esempio la produzione di bosoni vettori, la produzione di quark pesanti, lo scattering profondamente anelastico, ecc.._NEWLINE_I test dimostrativi della teoria non-perturbativa della QCD sono inferiori di numero perch\xc3\xa9 le predizioni sono molto difficili da ottenere. Il migliore di questi \xc3\xa8 probabilmente il test dell\'accoppiamento della QCD come provato mediante il computo del reticolo degli spettri del quarkonium pesante. Vi sono dati recenti riguardanti la massa del mesone pesante Bc. Ulteriori test non perturbativi sono attualmente in svolgimento al meglio del 5%. Continua il lavoro sulle masse e sui fattori forma degli adroni e gli elementi di matrice debole sono promettenti candidati per futuri test quantitativi. L\'intero argomento della materia di quark e del plasma di quark e gluoni \xc3\xa8 un campo di test non-perturbativi per la QCD che ancora rimane da approfondire appropriatamente.'