В теоретической физике квантовая хромодинамика ( КХД ) представляет собой теорию сильного взаимодействия между кварками , опосредованными глюонами , фундаментальными частицами, составляющими составные адроны , такие как протон , нейтрон и пион . КХД — это разновидность квантовой теории поля, называемая неабелевой калибровочной теорией , с группой симметрии SU(3) . Аналогом электрического заряда в КХД является свойство, называемое цветом . Глюоны — переносчики силы .теории, как фотоны для электромагнитного взаимодействия в квантовой электродинамике . Теория является важной частью Стандартной модели физики элементарных частиц . За прошедшие годы было собрано большое количество экспериментальных данных в пользу КХД .
Физик Мюррей Гелл-Манн придумал слово кварк в его нынешнем значении. Первоначально оно происходит от фразы «Три кварка для Марка Собора» в « Поминках по Финнегану » Джеймса Джойса . 27 июня 1978 года Гелл-Манн написал личное письмо редактору Оксфордского словаря английского языка , в котором сообщил, что на него повлияли слова Джойса: «Намек на три кварка казался идеальным». (Первоначально было открыто только три кварка.) [5]
Три вида заряда в КХД (в отличие от одного в квантовой электродинамике или КЭД) обычно называют « цветовым зарядом » по приблизительной аналогии с тремя видами цвета (красный, зеленый и синий) , воспринимаемыми людьми . За исключением этой номенклатуры, квантовый параметр «цвет» совершенно не связан с повседневным, знакомым явлением цвета.
Сила между кварками известна как цветовая сила [6] (или цветовая сила [7] ) или сильное взаимодействие и отвечает за ядерную силу .
Поскольку теория электрического заряда получила название « электродинамика », греческое слово χρῶμα chroma «цвет» применяется к теории цветового заряда, «хромодинамике».
С изобретением пузырьковых камер и искровых камер в 1950-х годах экспериментальная физика элементарных частиц открыла большое и постоянно растущее число частиц, называемых адронами . Казалось, что такое большое количество частиц не может быть все фундаментальным . Во-первых, частицы были классифицированы по заряду и изоспину Юджином Вигнером и Вернером Гейзенбергом ; затем, в 1953–1956 годах, [8] [9] [10] согласно странностям Мюррея Гелл-Манна и Казухико Нисидзимы (см.Формула Гелл-Манна–Нисидзимы ). Чтобы получить более полное представление, адроны были отсортированы в группы, имеющие сходные свойства и массы, с использованием восьмеричного способа , изобретенного в 1961 году Гелл-Манном [11] и Ювалем Нееманом . Гелл-Манн и Джордж Цвейг , исправляя более ранний подход Шоичи Сакаты , в 1963 году предположили, что структуру групп можно объяснить существованием внутри адронов трех разновидностей более мелких частиц: кварков . Гелл-Манн также кратко обсудил модель теории поля, в которой кварки взаимодействуют с глюонами. [12] [13]