Kvantinė chromodinamika (QCD), fizikoje teorija, apibūdinanti stipriosios jėgos veikimą. QCD buvo sukonstruotas analogiškai kvantinei elektrodinamikai (QED), elektromagnetinės jėgos kvantinio lauko teorijai. QED elektrodomagnetinė įkrautų dalelių sąveika aprašoma skleidžiant ir sugeriant nesusijusį fotoną, geriausiai žinomą kaip šviesos „daleles“; tokia sąveika neįmanoma tarp neįkrautų elektriškai neutralių dalelių. QED fotonas apibūdinamas kaip „jėgos nešančioji“ dalelė, kuri tarpininkauja arba perduoda elektromagnetinę jėgą. Pagal analogiją su QED, kvantinė chromodinamika numato jėgos nešiklio dalelių, vadinamų gluoniais, buvimą, kurios perduoda stiprią jėgą tarp materijos dalelių, turinčių „spalvą“, stiprų „krūvį“. Todėl stipri jėga daro įtaką elementarių subatominių dalelių, vadinamų kvarkais, ir sudėtinių dalelių, pastatytų iš kvarkų, pavyzdžiui, pažįstamų protonų ir neutronų, sudarančių atominius branduolius, taip pat daugiau egzotinių nestabilių dalelių, vadinamų mezonu, elgesiui.
subatominė dalelė: kvantinė chromodinamika: apibūdinama stipri jėga
Jau 1920 m., Kai Ernestas Rutherfordas pavadino protoną ir priėmė jį kaip pagrindinę dalelę, buvo aišku, kad elektromagnetinis
1973 m. Europos fizikų Haraldo Fritzscho ir Heinricho Leutwylerio kartu su amerikiečių fiziku Murray Gell-Mann spalvos, kaip „stipraus lauko“ šaltinio, samprata buvo išplėsta į QCD teoriją. Visų pirma, jie pasinaudojo šeštojo dešimtmečio Chen Ning Yang ir Roberto Millso sukurta bendrąja lauko teorija, kurioje jėgos nešėjos dalelės pačios gali spinduliuoti kitas nešiklio daleles. (Tai skiriasi nuo QED, kai fotonai, veikiantys elektromagnetinę jėgą, toliau neišspinduliuoja.)
QED yra tik vienas elektros krūvio tipas, kuris gali būti teigiamas arba neigiamas - iš tikrųjų tai atitinka krūvį ir priešįkrovimą. Norėdami paaiškinti kvarkų elgseną QCD, priešingai, reikia trijų skirtingų spalvų krūvių tipų, iš kurių kiekvienas gali būti spalvotas arba spalvotas. Trys krūvio tipai yra vadinami raudona, žalia ir mėlyna pagal analogiją su pagrindinėmis šviesos spalvomis, nors jokio ryšio su spalva įprasta prasme nėra.
Spalvos atžvilgiu neutralios dalelės atsiranda vienu iš dviejų būdų. Baryonuose - subatominėse dalelėse, pastatytose iš trijų kvarkų, pavyzdžiui, protonuose ir neutronuose - trys kvarkai yra skirtingos spalvos, o iš trijų spalvų mišinio susidaro neutrali dalelė. Kita vertus, mezonai yra pastatyti iš kvarkų ir antikvarų porų, jų antimaterijos atitikmenų, ir juose antikinio spalvos antibakterija neutralizuoja kvarko spalvą, tiek, kiek teigiami ir neigiami elektros krūviai panaikina vienas kitą ir sukuria elektriškai neutralų objektas.
Kvarkai sąveikauja per stiprią jėgą, keisdamiesi dalelėmis, vadinamomis gluonais. Priešingai nei QED, kur keičiami fotonai yra elektriškai neutralūs, QCD klonai taip pat turi spalvų krūvius. Norint sudaryti visas įmanomas trijų kvarkų spalvų sąveikas, turi būti aštuoni klonai, iš kurių kiekvienas paprastai turi skirtingų spalvų ir spalvotų spalvų mišinį.
Kadangi klonai turi spalvą, jie gali sąveikauti tarpusavyje ir dėl to stipriosios jėgos elgesys subtiliai skiriasi nuo elektromagnetinės jėgos. QED apibūdina jėgą, kuri gali plisti per begalinius kosmoso pasiekimus, nors jėga tampa silpnesnė didėjant atstumui tarp dviejų įkrovų (laikantis atvirkštinio kvadrato dėsnio). Tačiau QCD, spalvotų krūvių skleidžiamų klijų tarpusavio sąveika neleidžia atskirti tų krūvių. Vietoj to, jei, pavyzdžiui, bandoma išmušti kvarką iš protono, investuojama pakankamai energijos, rezultatas yra kvarko ir antikvario poros, kitaip tariant, mezono, sukūrimas. Šis QCD aspektas įkūnija stebimą stipriosios jėgos artimąjį tolumą, kuris yra apytiksliai 10–15 metrų atstumu, trumpesnis už atominio branduolio skersmenį. Tai taip pat paaiškina akivaizdų kvarkų uždarumą, tai yra, jie buvo pastebėti tik surištuose baryonų (pvz., Protonų ir neutronų) ir mezonų junginiuose.
