kvarkgluondynamikk

Kvarkgluondynamikk (KVD) er studiet av samspillet mellom kvarker og gluoner i kvantekromodynamikk (QCD), teorien for sterk kjernekraft i Standardmodellen. Kvarker har farge ladning, og gluoner bærer også farge; interaksjonen beskrives av SU(3) farge-gauge-symmetri. Målet er å forklare strukturen og dynamikken til hadroner som mesoner og baryoner, samt fenomener i høyenergiprosesser og i universets tidlige fase.

Nøkkelbegreper inkluderer asymptotisk frihet, der couplingen avtar ved høye energier og kvarker/gluoner oppfører seg som frie partikler i korte avstander, noe som gjør perturbativ QCD anvendelig. Ved lav energi er kraften sterk og kvarker/gluoner eksisterer ikke fritt; konfinering fører til dannelse av fargesinglete hadroner. Den løpende coupling-konstanten αs avhenger av energien og fastsettes av ΛQCD, typisk noen hundre MeV. Ikke-perturbative metoder som lattice QCD brukes til å beregne massaspekter, hadronegenskaper og termodynamikk i lavenergidomenet.

Funn og anvendelser: Dypeladningsspredning og høyenergikollisjoner bekrefter QCD-forventninger. Tung-ion-kollisjoner ved RHIC og LHC gir tilgang til kvark-gluon-plasma, en tilstand der konfinering opphører og chiralsymmetri kan restaureres. Forskningen kombinerer teoretiske verktøy som lattice-simuleringer og effektive feltteorier for å studere konfigurasjoner i QCD ved ulike temperaturer og tettheter, og for å forstå QCD-faseoverganger.