Kvantkromodünaamika

Kvantkromodünaamika (inglise keeles quantum chromodynamics, QCD) on kvantväljateooria, mis kirjeldab kvarkide ja gluuonite vahelist tugevat vastastikmõju. QCD on osakestefüüsika standardmudeli oluline osa. Kvargid ja gluuonid on hadronite, nagu neutronid ja prootonid, ehitusosad. Kvantkromodünaamikas seovad tugevat vastastikmõju  ehk värvijõudu (värvusjõudu) kandvad gluouonid kvarke hadroniteks. Gluuonitel on kaheksa värvikombinatsiooni, mis koosnevad ühest värvist ja mõnest antivärvist, samas kui kvarkidel on kolm värvilaengut (ja antikvarkidel on kolm antivärvi), mida nimetatakse punaseks, roheliseks ja siniseks. (Värvinimetusi kasutatakse kokkuleppeliselt käsitluse hõlbustamiseks). 

QCDd iseloomustab asümptootiline vabadus, mis tähendab, et kvarkide lähenemisel hadronis üksteisele väheneb nendevaheline interaktsioon nulli suunas. Samas nõuab hadronis olevate kvarkide üksteisest eraldamine peaaegu lõpmatult suurt jõudu. Asümptootilise vabaduse teooria leiutasid David Politzer, Frank Wilczek ja David Gross 1973. aastal.

QCD on teatud määral analoogne kvantelektrodünaamikaga ehk QEDga, kus elektromagnetilist jõudu edasikandev massivaba footon toimib vaheosakesena nii nagu QCDs värvijõudu kandev gluuon. Kõige olulisem erinevus QCD ja QED vahel on siiski see, et gluuonid võivad oma värvilaengu tõttu üksteisega interakteeruda, kuid footonid üksteist mõjutada ei saa, sest neil puudub elektrilaeng.

Kvarke on kuus tüüpi, mida tähistatakse tähtedega u, c, t,  d, s ja b. Elementaarlaengu ühikutes mõõdetuna on u-, c- ja t-kvarkide laeng +2/3 ning d-, s- ja b-kvarkide laeng –1/3; nende liitumisel moodustuvad nukleonide jm hadronite laengud. Hadronid  ise on värvineutraalsed, s.t nende värvilaeng on alati null.

Osakestefüüsika