量子色動力學

量子色動力學 （ Quantum Chromodynamics ， 簡稱QCD ） 是一個描述夸克 、 膠子之間強相互作用的標準動力學理論 ， 它是粒子物理標準模型的一個基本組成部分 。 夸克是構成重子 （ 質子 、 中子等 ） 以及介子 （ 、 等 ） 的基本單元 ， 而膠子則傳遞夸克之間的相互作用 ， 使它們相互結合 ， 形成各種核子和介子 ， 或者使它們相互分離 ， 發生衰變等 。 多年來量子色動力學已經收集了龐大的實驗證據 。 量子色動力學是非阿貝爾規範場論 （ 即楊米爾斯規範場論 ） 的一個成功運用 ， 它所對應是非阿貝爾規範群的群 ， 群量子數被稱爲 “ 顏色 ” 或者 “ 色荷 ” 。 每一種夸克有三種顏色 ， 對應着群的基本表示 。 膠子是強作用力的傳播者 ， 有八種 ， 對應着群的伴隨表示 。 這個理論的動力學完全由它的規範對稱群決定 。 量子色動力學享有2種特有的屬性 ： 禁閉 ， 這意味着當它們被分開時 ， 夸克之間的力並不降低 。 因此 ， 當你試圖分開兩個夸克時 ， 在膠子場中的能量足夠產生一個夸克對 。 所以夸克永遠是以強子的方式束縛在一起 ， 如形成質子和中子或π介子或K介子 。 雖然在解析上還未獲得證明 ， 但夸克禁閉被廣泛地接受 ， 因爲它解釋了爲何尋找自由夸克一直失敗 ， 而這在格點量子色動力學中很容易展示出來 。 漸近自由 ， 這意味着在非常高的能量反應中 ， 夸克和膠子之間非常微弱的相互作用創造了夸克 - 膠子等離子體 。 量子色動力學的這一預測 ， 在1970年代初由大衛 · 波利澤和弗蘭克 · 維爾切克和大衛 · 格羅斯首次發現 。 因爲這項工作 ， 他們被授予2004年諾貝爾物理學獎 。 沒有已知的相變線分開這兩種屬性; 禁閉是在低能量尺度中占主導地位 ， 但是 ， 隨着能量的增加 ， 漸近自由成爲主導 。