الديناميكا الصبغية الكمومية (QCD)، في الفيزياء ، النظرية التي تصف عمل القوة القوية. تم بناء QCD على غرار الديناميكا الكهربائية الكمومية (QED) ، نظرية المجال الكمي للقوة الكهرومغناطيسية. في QED ، يتم وصف التفاعلات الكهرومغناطيسية للجسيمات المشحونة من خلال الانبعاث والامتصاص اللاحق للفوتونات عديمة الكتلة ، والمعروفة باسم "جزيئات" الضوء ؛ مثل هذه التفاعلات غير ممكنة بين الجسيمات غير المشحونة والكهربائية المحايدة. يوصف الفوتون في QED بأنه جسيم "حامل القوة" الذي يتوسط أو ينقل القوة الكهرومغناطيسية. قياسا على QED ، تتنبأ الديناميكا الصبغية الكمومية بوجود جزيئات حامل القوة تسمى gluons ، والتي تنقل القوة القوية بين جزيئات المادة التي تحمل "اللون" ، وهو شكل من أشكال "الشحنة" القوية. وبالتالي ، فإن القوة القوية محدودة في تأثيرها على سلوك الجسيمات دون الذرية الأولية التي تسمى الكواركات والجسيمات المركبة المبنية من الكواركات - مثل البروتونات والنيوترونات المألوفة التي تشكل النوى الذرية ، وكذلك الجسيمات غير المستقرة الأكثر غرابة والتي تسمى الميزونات.
الجسيمات دون الذرية: الديناميكا اللونية الكمية: وصف القوة القوية
في وقت مبكر من عام 1920 ، عندما قام إرنست رذرفورد بتسمية البروتون وقبوله كجسيم أساسي ، كان من الواضح أن الكهرومغناطيسي
في عام 1973 تم تطوير مفهوم اللون كمصدر "حقل قوي" ليصبح نظرية QCD من قبل الفيزيائيين الأوروبيين Harald Fritzsch و Heinrich Leutwyler ، مع الفيزيائي الأمريكي Murray Gell-Mann. على وجه الخصوص ، استخدموا نظرية المجال العام التي تم تطويرها في الخمسينات من قبل تشين نينغ يانغ وروبرت ميلز ، حيث يمكن لجزيئات الحامل للقوة أن تشع جزيئات حاملة أخرى. (يختلف هذا عن QED ، حيث لا تشع الفوتونات التي تحمل القوة الكهرومغناطيسية المزيد من الفوتونات.)
يوجد في QED نوع واحد فقط من الشحنة الكهربائية ، والتي يمكن أن تكون موجبة أو سالبة - في الواقع ، هذا يتوافق مع الشحن ومكافحة الشحن. لشرح سلوك الكواركات في QCD ، على النقيض من ذلك ، يجب أن يكون هناك ثلاثة أنواع مختلفة من شحنة اللون ، كل منها يمكن أن يحدث كلون أو مضاد للون. الأنواع الثلاثة من الشحن تسمى الأحمر والأخضر والأزرق على غرار الألوان الأساسية للضوء ، على الرغم من عدم وجود أي اتصال مع اللون بالمعنى المعتاد.
تحدث الجسيمات المحايدة اللون بإحدى طريقتين. في الباريونات - الجسيمات دون الذرية المبنية من ثلاثة كواركات ، على سبيل المثال ، البروتونات والنيوترونات - تكون الكواركات الثلاثة ذات لون مختلف ، وينتج خليط من الألوان الثلاثة جسيمًا محايدًا. يتم بناء الميزون ، من ناحية أخرى ، من أزواج من الكواركات والعوارض ، ونظائرها المضادة للمادة ، وفي هذه الألوان المضادة للعلامة العتيقة تحيد لون الكوارك ، مثلما تلغي الشحنات الكهربائية الإيجابية والسلبية بعضها البعض لإنتاج محايد كهربائيا موضوع.
تتفاعل الكواركات عبر القوة القوية عن طريق تبادل الجسيمات التي تسمى الغلوونات. على عكس QED ، حيث تكون الفوتونات المتبادلة محايدة كهربائيًا ، تحمل غلوونات QCD أيضًا شحنات ملونة. للسماح لجميع التفاعلات الممكنة بين ألوان الكواركات الثلاثة ، يجب أن يكون هناك ثمانية gluons ، كل منها يحمل عمومًا خليطًا من اللون ومضادًا للون من نوع مختلف.
لأن الغلوونات تحمل اللون ، يمكن أن تتفاعل فيما بينها ، وهذا يجعل سلوك القوة القوية مختلفًا قليلاً عن القوة الكهرومغناطيسية. تصف QED قوة يمكن أن تمتد عبر المساحات اللانهائية للفضاء ، على الرغم من أن القوة تصبح أضعف كلما زادت المسافة بين شحنتين (إطاعة قانون التربيع العكسي). في QCD ، ومع ذلك ، فإن التفاعلات بين gluons المنبعثة من شحنات الألوان تمنع تلك الشحنات من التفكك. بدلاً من ذلك ، إذا تم استثمار طاقة كافية في محاولة إخراج الكوارك من بروتون ، على سبيل المثال ، فإن النتيجة هي إنشاء زوج الكوارك - antiquark - وبعبارة أخرى ، ميزون. يجسد هذا الجانب من QCD الطبيعة القصيرة المدى الملحوظة للقوة القوية ، والتي تقتصر على مسافة حوالي 10 −15 متر ، أقصر من قطر النواة الذرية. كما يفسر الحبس الظاهر للكواركات ، أي أنه تمت ملاحظتها فقط في حالات مركبة مرتبطة في الباريونات (مثل البروتونات والنيوترونات) والميزونات.
