양자색역학(Quantum chromodynamics)

양자색역학(QCD)은 이론물리학에서 글루온에 의해 매개되는 쿼크들 사이의 강한 상호작용에 대한 이론이다. 쿼크는 양성자, 중성자, 파이온과 같은 복합 강입자를 구성하는 기본 입자이다. QCD는 대칭군 SU(3)를 갖는 비아벨 게이지 이론이라고 불리는 양자장 이론의 한 종류이다. 전하의 QCD 유사체는 색이라고 불리는 성질이다. 글루온은 양자전기역학에서 광자가 전자기력에 대한 것과 마찬가지로 이론의 힘 운반체이다. 이 이론은 입자 물리학의 표준 모델의 중요한 부분이다. QCD에 대한 많은 실험 증거가 수년에 걸쳐 수집되었다.

물리학자 머레이 겔만은 쿼크라는 단어를 현재의 의미로 만들었다. 원래는 제임스 조이스의 피니건스 웨이크에 나오는 "머스터 마크를 위한 3쿼크"라는 구절에서 유래했다. 1978년 6월 27일, 겔만은 옥스포드 영어사전의 편집자에게 "세 쿼크에 대한 암시는 완벽해 보였다"는 조이스의 말에 영향을 받았다고 말했다

QCD의 세 종류의 전하(양자전기역학 또는 QED의 전하와는 반대)는 보통 인간이 지각하는 세 종류의 색(빨강, 녹색, 파랑)과 느슨한 비유에 의해 "색전하"라고 불린다. 이 명명법을 제외하고, 양자 매개변수 "색"은 일상적이고 친숙한 색의 현상과는 전혀 관련이 없다.

쿼크 사이의 힘은 색력(또는 색력) 또는 강한 상호작용으로 알려져 있으며, 핵력에 책임이 있다.
전하 이론은 "전기역학"으로 불리기 때문에, 그리스어로 "색"이라는 단어는 색전하 이론인 "색역학"에 적용된다.

1950년대 버블 챔버와 스파크 챔버의 발명과 함께, 실험 입자 물리학은 강입자라고 불리는 많은 수의 입자들을 발견했다. 그렇게 많은 수의 입자들이 모두 근본적일 수는 없는 것처럼 보였다. 1953-56년에 머리 겔만과 니시지마 카즈히코에 의해 입자는 전하와 아이소스핀에 의해 분류되었다. 더 큰 통찰력을 얻기 위해, 강입자는 겔-만과 유발 네만에 의해 1961년에 발명된 8중 방식을 사용하여 유사한 성질과 질량을 가진 그룹으로 분류되었다. 겔만과 조지 츠위그는 1963년에 사카타 쇼이치의 초기 접근법을 수정하면서 강입자 내부에 세 가지 맛의 작은 입자가 존재함으로써 그룹의 구조를 설명할 수 있다고 제안했다. 겔만은 쿼크가 글루온과 상호작용하는 장 이론 모델에 대해서도 간략하게 논의했다.

아마도 쿼크가 추가적인 양자수를 가져야 한다는 첫 번째 언급은 보리스 스트루민스키의 서문에서 평행 스핀을 가진 세 개의 이상한 쿼크로 구성된 Ω-하이퍼론과 관련하여 짧은 각주로 이루어졌다 파울리 배제 원칙):

입자 물리학의 모든 장 이론은 관찰로부터 존재가 추론되는 자연의 특정 대칭에 기초한다. 이것들은 가능하다

국소 대칭, 즉 시공간의 각 지점에서 독립적으로 작용하는 대칭입니다. 이러한 각각의 대칭은 게이지 이론의 기초이며 자체 게이지 보손의 도입을 필요로 한다. 전역 대칭, 즉 시공간의 모든 지점에 동시에 작업을 적용해야 하는 대칭입니다. QCD는 색전하를 이용하여 국소 대칭을 정의함으로써 얻어지는 SU(3) 게이지 군의 비아벨 게이지 이론(또는 양-밀스 이론)이다.

강한 상호작용은 쿼크의 다른 맛을 구별하지 않기 때문에, QCD는 대략적인 맛 대칭을 가지며, 이는 쿼크의 다른 질량에 의해 깨진다.

키랄리티의 개념, 왼손잡이와 오른손잡이의 구별을 요구하는 정의를 가진 추가적인 글로벌 대칭이 있다. 만약 입자의 스핀이 운동 방향에 양의 투영을 가지고 있다면, 그것은 오른손잡이라고 불리고, 그렇지 않으면, 그것은 왼손잡이이다. 키랄리티와 손놀림은 동일하지 않지만 높은 에너지에서 거의 동등해진다.

키랄 대칭은 이 두 종류의 입자의 독립적인 변환을 포함한다. 벡터 대칭(대각 대칭이라고도 함)은 두 키랄리티에 동일한 변환이 적용됨을 의미합니다. 축대칭은 왼손잡이 입자에 하나의 변환이 적용되고 오른손잡이 입자에 그 반대의 변환이 적용되는 대칭이다.