kromodynamiikassa

Kromodynamiikka, usein lyhennettynä QCD, on kvanttikenttäteoria, joka kuvaa vahvaa vuorovaikutusta. Tämä vuorovaikutus on yksi luonnon neljästä perusvoimasta ja se sitoo kvarkit ja gluonit yhteen muodostaen hadroneja, kuten protonit ja neutronit. QCD:ssä kvarkit ovat alkeishiukkasia, joilla on ominaisuus nimeltä värivaraus. Värilataus ei liity optiseen väriin, vaan on analoginen sähkövarauksen kanssa sähkömagnetismissa.

Gluonit ovat voimankantajahiukkasia, jotka välittävät vahvaa vuorovaikutusta kvarkkien välillä. Toisin kuin fotonit sähkömagnetismissa, gluonit itse kantavat värivarausta. Tämä johtaa ilmiöön nimeltä asymptoottinen vapaus, jossa kvarkit ja gluonit käyttäytyvät lähes vapaasti hyvin pienillä etäisyyksillä (korkeilla energioilla). Toisaalta, kun kvarkit yrittävät erota toisistaan, vahva vuorovaikutus voimistuu, mikä johtaa ilmiöön nimeltä värilukkiutuminen. Tämä estää yksittäisten kvarkkien tai gluonien havaitsemisen vapaana.

QCD:n matemaattinen rakenne perustuu SU(3) -ryhmään, mikä tarkoittaa, että on kolmenlaista värivarausta ja kahdeksan erilaista gluonia. Teoria ennustaa erilaisten hadronien olemassaolon ja niiden ominaisuudet. Vaikka QCD on osoittautunut erittäin menestyksekkääksi kuvaamaan vahvaa vuorovaikutusta, sen täydellinen ymmärtäminen ja laskennallisten haasteiden ratkaiseminen matalilla energioilla on edelleen aktiivisen tutkimuksen kohteena.