Chromodynamika kwantowa (
ang.
QCD – Quantum Chromo Dynamics) – teoria oddziaływań silnych czyli
kwantowa teoria pola
opisująca
oddziaływanie silne
, najsilniejsze z
oddziaływań podstawowych
.
W oddziaływaniach silnych uczestniczą cząstki obdarzone ładunkiem kolorowym, bądź zbudowane z takich cząstek. Ruchy i przemiany tych cząstek tłumaczy się wymianą
bozonów
zwanych gluonami.
Fermiony
obdarzone ładunkiem kolorowym zwane są
kwarkami
. Znamy sześć kwarków i sześć antykwarków.
Istnieją trzy ładunki kolorowe: czerwony, zielony i niebieski oraz trzy ładunki, którymi obdarzone są antykwarki: antyczerwony, antyzielony i antyniebieski. Ponieważ nigdy nie zaobserwowano swobodnej cząstki naładowanej kolorowo, powstała
hipoteza
głosząca, że swobodne mogą być jedynie cząstki kolorowo neutralne (białe). Nazywa się ją hipotezą uwięzienia kwarków. Chromodynamika tłumaczy to w ten sposób, że siła przyciągania między kwarkami rośnie wraz ze zwiększaniem odległości. Dotyczy to wszystkich cząstek obdarzonych kolorem, np. gluonów.
Chociaż każdy
kwark
posiada
kolor
, to jednak wciąż zmienia go poprzez wymianę gluonów. Z tego powodu niemożliwe jest określenie koloru kwarku w danej chwili, a każdy stan kwarku (o określonym ładunku i masie) o dowolnym kolorze uważa się za tę samą cząstkę (dlatego mamy sześć a nie osiemnaście kwarków).
Gluony
są to cząstki
bozonowe
naładowane kolorowo. Każdy gluon przenosi dwa kolory: jeden kolor i jeden antykolor. Przykładowo istnieje gluon czerwono-antyniebieski i zielono-antyczerwony. Wynikałoby z tego, że istnieje dziewięć gluonów. Jednak pewne reguły
mechaniki kwantowej
nakładają na chromodynamikę ograniczenie, które powoduje, że istnieje tylko osiem gluonów. Tłumaczy się to w ten sposób, że trzy gluony neutralne (zielono-antyzielony, czerwono-antyczerwony, niebiesko-antyniebieski) są "wymieszane" i tworzą tylko dwie cząstki fizyczne.
Ponieważ gluony są naładowane kolorowo, także między nimi dochodzi do oddziaływań z wymianą gluonów. Nazywa się to samooddziaływaniem.
Chromodynamika to nieabelowa (nieprzemienna) teoria z
cechowaniem
.
Grupą
cechowania jest grupa SU(3). Jest częścią
Modelu Standardowego
. Trwają próby połączenia grupy SU(3) z grupą SU(2)xU(1)
teorii oddziaływań elektrosłabych
. Nazywa się to
teoriami wielkiej unifikacji
.
Zobacz też