Kromodinamik kuantum (QCD), dalam fizik, teori yang menerangkan tindakan kekuatan kuat. QCD dibina secara analogi kepada elektrodinamik kuantum (QED), teori medan kuantum daya elektromagnetik. Dalam QED, interaksi elektromagnetik zarah bermuatan dijelaskan melalui pelepasan dan penyerapan foton tanpa massa, yang paling dikenali sebagai "zarah" cahaya; interaksi seperti itu tidak mungkin dilakukan antara zarah-zarah elektrik yang tidak dicas. Foton digambarkan dalam QED sebagai partikel "pembawa daya" yang menjadi perantara atau menghantar daya elektromagnetik. Dengan analogi dengan QED, kromodinamik kuantum meramalkan adanya zarah pembawa daya yang disebut gluon, yang mengirimkan daya kuat antara zarah jirim yang membawa "warna", bentuk "muatan" yang kuat. Oleh itu, kekuatan yang kuat terhad kepada tingkah laku zarah subatomik asas yang disebut quark dan zarah komposit yang dibina dari quark - seperti proton dan neutron yang biasa membentuk nukleus atom, serta zarah tidak stabil yang lebih eksotik yang disebut meson.
zarah subatom: Kromodinamik kuantum: Memerihalkan daya kuat
Pada awal tahun 1920, ketika Ernest Rutherford menamakan proton dan menerimanya sebagai zarah asas, jelas bahawa elektromagnetik
Pada tahun 1973 konsep warna sebagai sumber "bidang yang kuat" dikembangkan menjadi teori QCD oleh ahli fizik Eropah Harald Fritzsch dan Heinrich Leutwyler, bersama dengan ahli fizik Amerika Murray Gell-Mann. Secara khusus, mereka menggunakan teori medan umum yang dikembangkan pada tahun 1950-an oleh Chen Ning Yang dan Robert Mills, di mana zarah pembawa daya dapat memancarkan zarah pembawa lebih jauh. (Ini berbeza dengan QED, di mana foton yang membawa daya elektromagnetik tidak memancarkan foton lebih jauh.)
Di QED hanya ada satu jenis cas elektrik, yang boleh menjadi positif atau negatif - sebenarnya, ini sepadan dengan cas dan anticharge. Sebaliknya, untuk menjelaskan tingkah laku quark dalam QCD, perlu ada tiga jenis cas warna yang berbeza, masing-masing boleh berlaku sebagai warna atau antikolour. Tiga jenis cas disebut merah, hijau, dan biru dengan analogi warna utama cahaya, walaupun tidak ada kaitan dengan warna dalam arti biasa.
Zarah berkecuali warna berlaku dalam satu daripada dua cara. Dalam baryon - zarah subatom yang dibina dari tiga quark, seperti, misalnya, proton dan neutron - ketiga quark masing-masing mempunyai warna yang berbeza, dan campuran ketiga warna menghasilkan zarah yang neutral. Meson, sebaliknya, dibina dari sepasang quark dan antiquark, rakan antimateri mereka, dan di dalamnya warna antikarkut meneutralkan warna quark, kerana cas elektrik positif dan negatif saling membatalkan untuk menghasilkan neutral elektrik objek.
Quark berinteraksi melalui kekuatan yang kuat dengan menukar zarah yang disebut gluon. Berbeza dengan QED, di mana foton yang ditukar adalah neutral elektrik, gluon QCD juga membawa cas warna. Untuk membolehkan semua kemungkinan interaksi antara tiga warna quark, mesti ada lapan gluon, yang masing-masing pada amnya membawa campuran warna dan anticolour dari jenis yang berbeza.
Kerana gluon membawa warna, mereka dapat berinteraksi sesama mereka, dan ini menjadikan tingkah laku daya yang kuat berbeza dari daya elektromagnetik. QED menerangkan daya yang dapat meluas ke jangkauan ruang yang tidak terbatas, walaupun gaya menjadi semakin lemah ketika jarak antara dua cas meningkat (mematuhi undang-undang persegi terbalik). Walau bagaimanapun, dalam QCD, interaksi antara gluon yang dikeluarkan oleh cas warna menghalang caj-cas itu terlepas. Sebaliknya, jika tenaga yang mencukupi dilaburkan dalam usaha untuk menjatuhkan quark dari proton, sebagai contoh, hasilnya adalah penciptaan pasangan quark-antiquark — dengan kata lain, meson. Aspek QCD ini merangkumi sifat kekuatan jarak pendek yang diperhatikan, yang terbatas pada jarak sekitar 10 −15 meter, lebih pendek daripada diameter nukleus atom. Ini juga menjelaskan penglihatan quark yang jelas - iaitu, mereka hanya diperhatikan dalam keadaan komposit terikat di baryon (seperti proton dan neutron) dan meson.
