Kvantkromdynamikk

Kvantkromdynamikk (QCD) er teorien som beskriver de sterke kreftene mellom kvarker og gluoner, byggesteiner i protoner, nøytroner og andre hadroner. Den er en del av Standardmodellen i partikkelfysikk. QCD er en ikke-abelsk gauge-teori basert på fargegruppen SU(3). Kvarker bærer fargeladninger (rød, grønn og blå), mens gluoner både bærer farge og anti-farge og fungerer som mediatorer for den sterke kraften. Interaksjonen styres av lokal gauge-symmetri og beskrives av felt som kombinerer kvarkfelt og gluonfelt.

To kjennetegn ved QCD er konfinement og asymptotisk frihet. Konfinement innebærer at fargebærere ikke kan observeres som frie partikler; alle observerte partikler er fargeløse hadroner. Asymptotisk frihet betyr at ved høye energier eller korte avstander blir de sterke interaksjonene svakere, noe som gjør beregninger i perturbativ QCD mulig.

Verktøy og fenomener: perturbativ QCD (pQCD) gir presise prediksjoner ved høye energi. Ved lavere energi må man bruke ikke-perturbative metoder som lattice QCD. QCD beskriver jetdannelse, hadronisering og partonfordelingsfunksjoner, og tester gjennom dybdeinelastisk scattering og andre eksperimenter i høyenergi-kollideringer.

Historie og betydning: konseptet ble tydelig i 1970-årene, med oppdagelsen av asymptotisk frihet av Gross, Wilczek og Politzer. QCD er essensiell for å forstå protonets og nøytronets struktur og for tolkningen av data fra LHC, RHIC og andre eksperimenter.