Redigerer Fargekraft (avsnitt)

==Oversikt==
[[Kvantekromodynamikk]]en (QCD) beskriver den vekselvirkningen som gir opphav til fargekraften. Grunnleggende har den opphav i tre typer ''fargeladning'' som kan bæres av en kvark. Dette har en slags analogi med primærfargene (rødt, grønt og blått), herav navnet. Som flere betegnelser innen [[partikkelfysikk]]en har det ingen annen sammenheng med begrepet farge slik det brukes i dagligtale. Antikvarker har fargeladninger antirød, antigrønn og antiblå. Fargeladningen for enhver kvark beskrives av et trilling-spinorfelt ψ, eller for antikvarker, den [[Komplekst tall|komplekse]] [[kompleks konjugasjon|konjugert]]e:

::<math>\psi = \begin{pmatrix}\psi_1\\ \psi_2\\ \psi_3\end{pmatrix}</math> &nbsp;og&nbsp; <math>\overline\psi = \begin{pmatrix}\overline\psi^*_1\\ \overline\psi^*_2\\ \overline\psi^*_3\end{pmatrix}</math>

[[Hadron]]er (baryoner og mesoner) er alltid fargeløse. Dette skjer ved at baryoner må bestå av tre kvarker som til sammen har nøytral fargeladning. Mesoner består av en kvark og en antikvark, med farge og "antifarge" som til sammen er fargenøytralt. Utenfor hadronet og mesonet faller effekten av fargekraften svært raskt. Den [[sterk kjernekraft|sterke kjernekraften]] er en residuell kraft av Fargekraften. Den kan sees som en ubalanse i fargeladningen som gir en resteffekt utenfor partikkelen og som dermed kan koples til tilsvarende i nabopartiklene i atomkjernen, men ikke med partikler lengre unna.<ref>{{Kilde www |url = http://www.fysikknett.no/partikkel/fargeladn2.php?menuid=4 |tittel = Fargekraft-feltet |besøksdato = 2007-08-29 |utgiver = Fysikknett, Partikkeleventyret |url-status=død |arkivurl = https://web.archive.org/web/20070927043543/http://www.fysikknett.no/partikkel/fargeladn2.php?menuid=4 |arkivdato = 2007-09-27 }}</ref> Den sterke kjernekraften som fremtrer på grunn av asymmetri i fargeladning og virker mellom baryoner (nukleoner) formidles ikke av gluoner, men mesoner.

QCD har to svært paradoksale egenskaper:
 
* ''Innelukking'' som beskriver at kraften ikke avtar med avstanden som de andre fundamentalkreftene, men er konstant over lange avstander. Dette antas beskrevet ved at feltet begrenses til et streng-lignende "fluks-rør" som yter motstand når det strekkes. Beregnet verdi er omkring 104 [[Newton (enhet)|N]]. Det vil derfor kreve svært stor energi å separere kvarkene, og denne energien vil selv på små avstander være tilstrekkelig til å danne et nytt partikkelpar (energien går over til masse i nye partikler). Fargekraften begrenses derfor til en avstand på ca. 10<sup>−15</sup> m.
* ''[[Asymptotisk frihet]]'' sier at vekselvirkningen mellom kvarker og gluoner avtar for svært høye energinivåer. Det medfører også at det ved ekstreme trykk og temperaturer kan dannes et såkalt kvark-gluon plasma der kvarker og gluoner blir frie partikler.

Det er dermed slik at vekselvirkningen er svakere når partiklene er svært nær, og den øker med avstanden.<ref>{{Kilde www |url = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/color.html#c1 |tittel = The Color Force |besøksdato = 2007-08-29 |forfatter = Carl R. Nave |utgiver = Georgia State University, Department of Physics and Astronomy}}</ref> En mulig måte å forestille seg dette på er som en elastisk ballong. Så lenge partiklene er inne i ballongen kan de bevege seg relativt fritt, men når de forsøker å trenge ut blir motstanden sterk.

Vekselvirkningen mellom fargeladningene formidles ved gluoner. Disse er en type virtuelle vekselvirkningsbosoner som kalles [[Vektor (matematikk)|vektor]] [[gauge]] [[boson]]er. QCD er derfor en såkalt Yang-Mills gauge-teori med gauge[[Gruppe (matematikk)|gruppe]] <math>SU(3)</math>. At gluonet er virtuelt betyr at partikkelen ikke skal oppfattes som en virkelig selvstendig partikkel men utsendes og opptas innenfor grenser begrenset av [[usikkerhetsrelasjonen]]. Gluonet er masseløst (men bærer energi). I likhet med [[foton]]et kan det derfor vekselvirke over lang avstand. Men gluonene er i seg selv begrenset av innelukking, og vil kun eksistere innenfor et baryon.

Gluonet bærer selv fargeladning, både farge og antifarge, og kan derfor også vekselvirke med andre gluoner. Hver vekselvirkning mellom kvark-gluon og gluon-gluon er i seg selv fargenøytral. Fordi fargeladningen er en trilling beskriver QCD gauge teori vekselvirningen med en ikke-abelsk gruppe SU(3). Noe forenklet betyr dette at:

*Teorien involverer matematiske operasjoner som ikke er [[kommutativ lov|kommutative]], dvs <math>a \times b \neq b \times a</math>
*Vekselvirkningen beskrives av en såkalt spesiell enhets-gruppe av orden 3, [[SU(3)]], og består av komplekse 3x3 matriser med determinant 1.
*Det er 8 typer gluoner, i samsvar med at gaugegruppa har åtte generatorer.

Ved høy energi kan man bruke såkalt perturbasjonsteori for å gjøre teoretiske beregninger. Men ved lav energi er det svært vanskelig å gjøre beregninger for fargekraft i et kontinuerlig tidrom, og man opererer derfor med diskretiserte gittermodeller, såkalt [[Gitter-QCD]] (eng. Lattice-QCD) som viser samsvar med eksperimentelle resultater.