Kvanttiväridynamiikka elikvanttikromodynamiikka eli QCD onkvarkkien jagluonien välistä vuorovaikutusta elivahvaa vuorovaikutusta kuvaava fysiikanteoria.[1] QCD on oleellinen osa hiukkasfysiikanstandardimallia. Kvarkit ja gluonit ovathadronien, kutenneutronien japrotonien rakenneosasia. QCD:ssävahvaa vuorovaikutusta, eli värivoimaa kantavat gluonit sitovat kvarkit hadroneiksi. Gluoneilla on kahdeksan väristä ja jostakin antiväristä koostuvaa väriyhdistelmää, kun taas kvarkeilla on kolmea eri väriä (ja antikvarkeilla kolmea eri antiväriä).
QCD:lle ominaista onasymptoottinen vapaus, mikä tarkoittaa sitä, että kvarkkien lähestyessä hadronissa toisiaan niiden välinen vuorovaikutus pienenee kohti nollaa. Vastaavasti hadronissa olevien kvarkkien irrottaminen toisistaan vaatii lähes äärettömän suuren voiman.[2] Teorian asymptoottisesta vapaudesta keksiDavid Politzer,Frank Wilczek jaDavid Gross vuonna 1973.[3]
QCD on jossain määrin analoginenkvanttisähködynamiikalle eli QED:lle, jossa välittäjähiukkasena toimii massatonsähkömagneettista voimaa kuljettavafotoni vastikkeena QCD:n värivoimaa kuljettavalle gluonille.[4] Oleellisin ero QCD:n ja QED:n välillä lienee se, että gluonit voivat vuorovaikuttaa keskenään värivarauksensa takia, mutta fotoneilla ei ole sähkövarausta, joten ne eivät vuorovaikuta keskenään.
Kvarkkeja on kuutta eri tyyppiä elimakua: u (up, ylös), d (down, alas), s (strange, outo), c (charm, lumo), t (top, huippu), b (bottom, pohja). Alkeisvarausyksiköissä mitattuna u-, c- ja t-kvarkkien varaukset ovat +2/3 ja d-, s- ja b-kvarkkien –1/3, jolloin niiden yhdistelmistä saadaannukleonien ja muidenhadronien varaukset ja koostumus. Hadronit ovat ns. värineutraaleja, eli niiden värivaraus on aina nolla. Joten hadronin sisällä olevilla kvarkeilla on joko kaikki kolme väriä (punainen, sininen ja vihreä), kaikki kolme antiväriä (antipunainen, antisininen ja antivihreä) tai väri ja sitä vastaava antiväri (esim. sininen ja antisininen).
Kuvia tai muita tiedostoja aiheestaKvanttiväridynamiikkaWikimedia Commonsissa