Avainero QED:n ja QCD:n välillä on se, että QED kuvaa varautuneiden hiukkasten vuorovaikutusta sähkömagneettisen kentän kanssa, kun taas QCD kuvaa kvarkkien ja gluonien välistä vuorovaikutusta.
QED on kvanttielektrodynamiikkaa, kun taas QCD on kvanttikromodynamiikkaa. Molemmat termit selittävät pienimuotoisten hiukkasten, kuten subatomisten hiukkasten, käyttäytymisen.
Mikä on QED?
QED on kvanttielektrodynamiikkaa. Se on teoria, joka kuvaa varautuneiden hiukkasten vuorovaikutusta sähkömagneettisten kenttien kanssa. Se voi esimerkiksi kuvata valon ja aineen (jossa on varautuneita hiukkasia) välisiä vuorovaikutuksia. Lisäksi se kuvaa myös varautuneiden hiukkasten välisiä vuorovaikutuksia. Se on siis relativistinen teoria. Sitä paitsi tätä teoriaa on pidetty onnistuneena fysikaalisena teoriana, koska hiukkasten, kuten myonien, magneettinen momentti on yhdeksännumeroinen tämän teorian mukainen.
Periaatteessa fotonien vaihto toimii vuorovaikutuksen voimana, koska hiukkaset voivat muuttaa nopeuttaan ja liikesuuntaansa vapauttaessaan tai absorboidessaan fotoneja. Lisäksi fotonit voivat säteillä vapaina fotoneina, jotka näkyvät valona (tai muuna EMR-muodona eli sähkömagneettisena säteilynä).
Kuva 01: QED:n perussäännöt
Varattujen hiukkasten väliset vuorovaikutukset tapahtuvat useissa vaiheissa yhä monimutkaisempina. Se tarkoittaa; Ensinnäkin on vain yksi virtuaalinen (näkymätön ja havaitsematon) fotoni, ja sitten toisen asteen prosessissa on kaksi fotonia, jotka osallistuvat vuorovaikutukseen ja niin edelleen. Tässä vuorovaikutus tapahtuu fotonien vaihdon kautta.
Mikä QCD?
QCD on kvanttikromodynamiikkaa. Se on teoria, joka kuvaa vahvaa voimaa (luonnollinen, perustavanlaatuinen vuorovaikutus, joka tapahtuu subatomisten hiukkasten välillä). Teoria kehitettiin analogiaksi QED:lle. QED:n mukaan varautuneiden hiukkasten sähkömagneettiset vuorovaikutukset tapahtuvat fotonien absorption tai emission kautta, mutta varautumattomilla hiukkasilla se ei ole mahdollista. QCD:n mukaan voiman kantajahiukkaset ovat "gluoneja", jotka voivat välittää voimakkaan voiman kvarkeiksi kutsuttujen ainehiukkasten välillä. Ensisijaisesti QCD kuvaa kvarkkien ja gluonien välisiä vuorovaikutuksia. Määritämme sekä kvarkeille että gluoneille kvanttiluvun nimeltä "väri".
QCD:ssä käytämme kolmen tyyppisiä "värejä" selittämään kvarkkien käyttäytymistä: punaista, vihreää ja sinistä. Värineutraaleja hiukkasia on kahta tyyppiä, kuten baryoneja ja mesoneja. Baryoneissa on kolme subatomista hiukkasta, kuten protonit ja neutronit. Näillä kolmella kvarkilla on eri värit ja neutraali hiukkanen muodostuu näiden kolmen värin sekoittumisen seurauksena. Toisa alta mesonit sisältävät pareja kvarkkeja ja antikvarkeja. Antikvarkkien väri voi neutraloida kvarkin värin.
Kvarkkihiukkaset voivat olla vuorovaikutuksessa vahvan voiman kautta (vaihtamalla gluoneja). Gluonit sisältävät myös värejä; siis gluonia täytyy olla 8 vuorovaikutusta kohti, jotta mahdolliset vuorovaikutukset kvarkin kolmen värin välillä ovat mahdollisia. Koska gluonit kuljettavat värejä, ne voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa (sitä vastoin QED:n fotonit eivät voi olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa). Siten se kuvaa kvarkkien näennäistä rajoittuneisuutta (kvarkeja löytyy vain sidotuista komposiiteista baryoneissa ja mesoneissa). Tämä on siis QCD:n taustalla oleva teoria.
Mitä eroa on QED:n ja QCD:n välillä?
QED tarkoittaa kvanttielektrodynamiikkaa, kun taas QCD tarkoittaa kvanttikromodynamiikkaa. Tärkein ero QED:n ja QCD:n välillä on se, että QED kuvaa varautuneiden hiukkasten vuorovaikutusta sähkömagneettisen kentän kanssa, kun taas QCD kuvaa kvarkkien ja gluonien välistä vuorovaikutusta.
Seuraava infografiikka esittää enemmän vertailuja QED:n ja QCD:n eroista tarkemmin.
Yhteenveto – QED vs QCD
QED on kvanttielektrodynamiikkaa, missä QCD on kvanttikromodynamiikkaa. Tärkein ero QED:n ja QCD:n välillä on se, että QED kuvaa varautuneiden hiukkasten vuorovaikutusta sähkömagneettisen kentän kanssa, kun taas QCD kuvaa kvarkkien ja gluonien välistä vuorovaikutusta.
