kvanttiväridynamiikalle

Kvanttiväridynamiikka eli kvanttikromodynamiikka (QCD) on teoreettisen fysiikan malli, joka kuvaa vahvaa ydinvoimaa. Tämä voima on yksi luonnon neljästä perusvuorovaikutuksesta ja vastaa kvarkkien ja gluonien välisestä vuorovaikutuksesta. Kvarkit ovat alkeishiukkasia, jotka muodostavat esimerkiksi protonit ja neutronit, kun taas gluonit ovat niitä välittäviä voimahiukkasia.

QCD:n keskeinen piirre on värivaraus. Kvarkit kantavat tätä värivarausta, joka esiintyy kolmessa muodossa: punainen, vihreä ja sininen. Gluonit puolestaan kantavat yhdistelmiä näistä väreistä ja anti-väreistä. Vahvan voiman vaikutuksesta kvarkit eivät esiinny vapaina hiukkasina, vaan ne ovat aina sidoksissa toisiinsa muodostaen värineutraaleja kokonaisuuksia, kuten protoneja ja neutroneja. Tätä ilmiötä kutsutaan väri-inhomogeenisuudeksi.

Mitä lähempänä kvarkit ovat toisiaan, sitä heikompi on vahva vuorovaikutus. Kuitenkin, kun niitä yritetään erottaa toisistaan, vuorovaikutus voimistuu niin paljon, että se synnyttää uusia kvarkki-antikvarkkipareja. Tämä johtaa siihen, että vapaita kvarkkeja ei voida havaita. QCD on onnistuneesti selittänyt monia vahvaan vuorovaikutukseen liittyviä ilmiöitä ja on olennainen osa hiukkasfysiikan standardimallia. Sen matemaattinen muotoilu on erittäin monimutkainen ja vaatii usein kvanttikenttäteorian ja numeeristen menetelmien käyttöä.