Różnica między QED a QCD

The kluczowa różnica między QED a QCD jest to QED opisuje oddziaływania naładowanych cząstek z polem elektromagnetycznym, natomiast QCD opisuje oddziaływania między kwarkami i gluonami.

QED to elektrodynamika kwantowa, natomiast QCD to chromodynamika kwantowa. Oba te terminy wyjaśniają zachowanie drobnych cząstek, takich jak cząstki subatomowe.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest QED
3. Co to jest QCD
4. Porównanie obok siebie - QED vs QCD w formie tabeli
5. Podsumowanie

Co to jest QED?

QED jest elektrodynamika kwantowa. Jest to teoria opisująca oddziaływanie naładowanych cząstek z polami elektromagnetycznymi. Na przykład potrafi opisać interakcje między światłem a materią (która ma naładowane cząstki). Ponadto opisuje także interakcje między naładowanymi cząsteczkami. Jest to więc teoria relatywistyczna. Poza tym teorię tę uznano za udaną teorię fizyczną, ponieważ moment magnetyczny cząstek, takich jak miony, zgadza się z tą teorią do dziewięciu cyfr.

Zasadniczo wymiana fotonów działa jak siła interakcji, ponieważ cząstki mogą zmieniać prędkość i kierunek ruchu podczas uwalniania lub pochłaniania fotonów. Ponadto fotony mogą być emitowane jako wolne fotony, które pojawiają się jako światło (lub inna forma EMR - promieniowanie elektromagnetyczne).

Rysunek 01: Podstawowe zasady QED

Oddziaływania między naładowanymi cząsteczkami zachodzą w szeregu etapów o rosnącej złożoności. To znaczy; najpierw jest tylko jeden wirtualny (niewidzialny i niewykrywalny) foton, a następnie w procesie drugiego rzędu występują dwa fotony, które biorą udział w interakcji i tak dalej. Tutaj interakcje zachodzą poprzez wymianę fotonów.

Co QCD?

QCD jest chromodynamika kwantowa. Jest to teoria opisująca silną siłę (naturalną, fundamentalną interakcję zachodzącą między cząstkami subatomowymi). Teorię opracowano jako analogię dla QED. Według QED oddziaływania elektromagnetyczne naładowanych cząstek zachodzą poprzez absorpcję lub emisję fotonów, ale w przypadku cząstek nienaładowanych nie jest to możliwe. Według QCD cząstki nośnika siły są „gluonami”, które mogą przenosić silną siłę między cząsteczkami materii zwanymi kwarkami. QCD opisuje przede wszystkim interakcje między kwarkami i gluonami. Przypisujemy kwarkom i gluonom liczbę kwantową zwaną „kolorem”.

W QCD używamy trzech rodzajów „kolorów”, aby wyjaśnić zachowanie kwarków: czerwonego, zielonego i niebieskiego. Istnieją dwa rodzaje cząstek neutralnych pod względem koloru, takie jak bariony i mezony. Baryony obejmują trzy cząsteczki subatomowe, takie jak protony i neutrony. Te trzy kwarki mają różne kolory i neutralne cząstki tworzą się w wyniku połączenia tych trzech kolorów. Z drugiej strony mezony zawierają pary kwarków i antykwarków. Kolor antykwarków może neutralizować kolor kwarka.

Cząstki kwarku mogą oddziaływać poprzez silną siłę (poprzez wymianę gluonów). Gluony noszą również kolory; dlatego musi istnieć 8 gluonów na interakcję, aby umożliwić możliwe interakcje między trzema kolorami kwarka. Ponieważ gluony niosą kolory, mogą one oddziaływać ze sobą (w przeciwieństwie do fotonów w QED nie mogą ze sobą oddziaływać). Opisuje więc pozorne zamknięcie kwarków (kwarki znajdują się tylko w związanych kompozytach w barionach i mezonach). Jest to teoria stojąca za QCD.

Jaka jest różnica między QED a QCD?

QED oznacza elektrodynamikę kwantową, a QCD oznacza chromodynamikę kwantową. Kluczowa różnica między QED i QCD polega na tym, że QED opisuje interakcje naładowanych cząstek z polem elektromagnetycznym, podczas gdy QCD opisuje interakcje między kwarkami i gluonami.

Poniższa infografika przedstawia więcej porównań dotyczących różnicy między QED i QCD.

Podsumowanie - QED vs QCD

QED to elektrodynamika kwantowa, gdzie QCD to chromodynamika kwantowa. Kluczowa różnica między QED i QCD polega na tym, że QED opisuje interakcje naładowanych cząstek z polem elektromagnetycznym, podczas gdy QCD opisuje interakcje między kwarkami i gluonami.

Odniesienie:

1. „Elektrodynamika kwantowa”. Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 23 maja 2018 r., Dostępna tutaj.
2. „Teoria strun i chromodynamika kwantowa”. Manekiny, dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Podstawowe zasady Qed” Autor: Pra1998 - Praca własna (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia
2. „QCD - Chromodynamika kwantowa” Autor: Nikk (CC BY 2.0) przez Flickr