양자 색 역학 (QCD)물리학에서는 강한 힘의 작용을 설명하는 이론입니다. QCD는 전자기력의 양자 장 이론 인 양자 전기 역학 (QED)과 유사하게 구성되었습니다. QED에서 하전 입자의 전자기 상호 작용은 빛의 "입자"로 가장 잘 알려진 질량없는 광자의 방출 및 후속 흡수를 통해 설명됩니다. 이러한 상호 작용은 하전되지 않은 전기적으로 중성 인 입자들 사이에서 가능하지 않다. 광자는 QED에서 전자기력을 매개하거나 전달하는 "강제-캐리어"입자로 설명됩니다. 양자 색채 역학은 QED와 유사하게 글루 톤이라고 불리는 힘 전달 입자의 존재를 예측하는데, 이는 강력한“충전”의 형태 인“컬러”를 지닌 물질 입자 사이에 강한 힘을 전달합니다. 따라서 강한 힘은 쿼크라고 불리는 기본 아 원자 입자와 쿼크로 만들어진 복합 입자 (예: 원자핵을 구성하는 친숙한 양성자와 중성자)뿐만 아니라 mesons라고하는 좀 더 불안정한 불안정한 입자의 거동에 제한됩니다.
아 원자 입자: 양자 색 역학: 강한 힘 설명
어니스트 러더퍼드 (Ernest Rutherford)가 1920 년 초에 양성자를 지명하고이를 기본 입자로 받아 들였을 때, 전자기파가
1973 년 유럽의 물리학자인 Harald Fritzsch와 Heinrich Leutwyler는 미국 물리학자인 Murray Gell-Mann과 함께“강자 장”의 원천 인 색상의 개념을 QCD 이론으로 발전시켰다. 특히, 그들은 1950 년대 Chen Ning Yang과 Robert Mills에 의해 개발 된 일반 분야 이론을 사용했는데, 여기서 힘의 운반 입자는 그 자체로 추가 운반 입자를 방출 할 수 있습니다. (이는 전자기력을 전달하는 광자가 더 많은 광자를 방출하지 않는 QED와 다릅니다.)
QED에는 한 가지 유형의 전하 만 있으며, 이는 양 또는 음일 수 있습니다. 사실상 이것은 충전 및 대전 방지에 해당합니다. 대조적으로, QCD에서 쿼크의 동작을 설명하기 위해, 각각 컬러 또는 안티 컬러로 발생할 수있는 3 가지 다른 유형의 컬러 전하가 필요합니다. 일반적인 의미에서 색상과는 아무런 관련이 없지만 세 가지 유형의 충전을 기본 색상의 빛과 유사하게 빨강, 녹색 및 파랑이라고합니다.
색상 중립 입자는 두 가지 방법 중 하나로 발생합니다. 양성자와 중성자와 같이 3 개의 쿼크로 만들어진 아 원자 입자 인 baryons에서 3 개의 쿼크는 각각 다른 색상이며 3 가지 색상의 혼합은 중성 인 입자를 생성합니다. 반면에, Mesons는 쿼크와 앤티 쿼크, 반물질 대응 물로 만들어졌으며, 이러한 쿼크의 안티 컬러는 쿼크의 색상을 중화시킵니다. 목적.
쿼크는 글루온이라는 입자를 교환함으로써 강한 힘을 통해 상호 작용합니다. 교환 된 광자가 전기적으로 중성 인 QED와 대조적으로, QCD의 글루온은 또한 색 전하를 운반한다. 쿼크의 세 가지 색상 사이에 가능한 모든 상호 작용을 허용하려면 8 개의 글루온이 있어야합니다. 각 글루온에는 일반적으로 다른 종류의 색과 반색의 혼합이 포함됩니다.
글루온은 색상을 가지고 있기 때문에 서로 작용할 수 있으며, 이는 강한 힘의 작용이 전자기력과 미묘하게 다릅니다. QED는 두 전하 사이의 거리가 증가함에 따라 힘이 약해 지지만 (역 제곱 법칙에 따름) 무한한 공간에 도달 할 수있는 힘을 설명합니다. 그러나 QCD에서, 색전하에 의해 방출 된 글루온 사이의 상호 작용은 이러한 전하가 분리되는 것을 방지합니다. 예를 들어, 양자로부터 쿼크를 노크하려는 시도에 충분한 에너지가 투자된다면, 그 결과 쿼크-앤티 쿼크 쌍, 즉 메손이 생성됩니다. QCD의 이러한 측면은 강한 힘의 관찰 된 단거리 특성을 구현하며, 이는 원자핵의 직경보다 짧은 약 10-15 미터 의 거리로 제한 된다. 또한 쿼크의 명백한 감금에 대해 설명합니다. 즉, 바론 (양성자 및 중성자와 같은)과 중성자의 결합 된 복합 상태에서만 관찰됩니다.
