Kuantum kromodinamiği (QCD), fizikte, güçlü kuvvetin eylemini tanımlayan teori. QCD, elektromanyetik kuvvetin kuantum alan teorisi olan kuantum elektrodinamiğine (QED) benzer şekilde inşa edilmiştir. QED'de yüklü parçacıkların elektromanyetik etkileşimleri, en iyi ışık “parçacıkları” olarak bilinen kütlesiz fotonların emisyonu ve müteakip absorpsiyonu yoluyla tarif edilir; yüksüz, elektriksel olarak nötr parçacıklar arasında bu tür etkileşimler mümkün değildir. Foton, QED'de elektromanyetik kuvvete aracılık eden veya ileten “kuvvet taşıyıcı” parçacık olarak tarif edilir. QED ile benzer şekilde, kuantum kromodinamik, gluon adı verilen, “renk” taşıyan maddenin parçacıkları arasında güçlü bir kuvvet “yük” sağlayan güçlü kuvveti ileten kuvvet taşıyıcı parçacıkların varlığını öngörür. Bu nedenle güçlü kuvvet, kuark adı verilen temel atom altı parçacıkların ve kuarklardan inşa edilen kompozit parçacıkların - atom çekirdeğini oluşturan tanıdık protonlar ve nötronların yanı sıra mezonlar olarak adlandırılan daha egzotik kararsız parçacıkların davranışıyla etkisi ile sınırlıdır.
atomaltı parçacık: Kuantum kromodinamiği: Güçlü kuvveti tanımlama
Ernest Rutherford'un proton adını verdiği ve onu temel bir parçacık olarak kabul ettiği 1920 kadar erken bir zamanda elektromanyetik
1973'te “fizik alan” kaynağı olarak renk kavramı, Amerikalı fizikçi Murray Gell-Mann ile birlikte Avrupalı fizikçiler Harald Fritzsch ve Heinrich Leutwyler tarafından QCD teorisine dönüştürüldü. Özellikle, 1950'lerde Chen Ning Yang ve Robert Mills tarafından geliştirilen ve bir kuvvetin taşıyıcı parçacıklarının kendilerinin başka taşıyıcı parçacıklar yayabildiği genel alan teorisini kullandılar. (Bu, elektromanyetik kuvveti taşıyan fotonların başka fotonlar yaymadığı QED'den farklıdır.)
QED'de, pozitif veya negatif olabilen sadece bir tür elektrik yükü vardır - aslında, bu yüke ve ön yüke karşılık gelir. QCD'deki kuarkların davranışını açıklamak için, aksine, her biri renk veya renk önleyici olarak ortaya çıkabilen üç farklı renk yükü türü olmalıdır. Üç tür yüke, ışığın ana renklerine benzer şekilde kırmızı, yeşil ve mavi denir, ancak her zamanki renkte herhangi bir bağlantı yoktur.
Renk nötr parçacıklar iki yoldan biriyle oluşur. Protonlar ve nötronlar gibi üç kuarktan inşa edilen atom altı parçacıklar olan baryonlarda, üç kuark her biri farklı renktedir ve üç rengin bir karışımı nötr olan bir parçacık üretir. Diğer taraftan, mezonlar, kuarklar ve antikonlar çiftlerinden, onların karşımadde karşıtlarından oluşur ve bunlarda antikarkın antikoloru, kuarkın rengini nötralize eder, pozitif ve negatif elektrik yükleri elektriksel olarak nötr üretmek için birbirini iptal eder nesne.
Kuarklar, gluon adı verilen parçacıkları değiştirerek güçlü kuvvet yoluyla etkileşime girer. Değiştirilen fotonların elektriksel olarak nötr olduğu QED'in aksine, QCD'nin gluonları da renk yükleri taşır. Kuarkların üç rengi arasındaki tüm olası etkileşimlere izin vermek için, her biri genellikle bir renk karışımı ve farklı türde bir antikolor içeren sekiz gluon olmalıdır.
Glukonlar renk taşıdığından, kendi aralarında etkileşime girebilirler ve bu, güçlü kuvvetin davranışını elektromanyetik kuvvetten hafifçe farklı kılar. QED, iki yük arasındaki mesafe arttıkça kuvvet zayıflansa da (ters kare yasasına uymakla), sonsuz uzay alanlarına yayılabilen bir kuvveti tanımlar. Bununla birlikte, QCD'de, renk yükleri tarafından yayılan gluonlar arasındaki etkileşimler, bu yüklerin ayrılmasını önler. Bunun yerine, örneğin bir kuarkı bir protondan çıkarmak için yeterli enerji yatırılırsa, sonuç, bir kuark antikoark çiftinin, yani bir mezonun yaratılmasıdır. QCD'nin bu yönü, bir atom çekirdeğinin çapından daha kısa, yaklaşık 10-15 metre mesafeyle sınırlı olan güçlü kuvvetin gözlemlenen kısa menzilli doğasını somutlaştırır. Aynı zamanda kuarkların görünür hapsedilmesini açıklar - yani, yalnızca baryonlarda (protonlar ve nötronlar gibi) ve mezonlarda bağlı kompozit durumlarda gözlenmiştir.
