粒子物理学

量子色动力学（QCD）

QCD描述带色荷的夸克和胶子之间的强相互作用；禁闭与渐近自由是其核心特征。

量子色动力学（QCD）是强相互作用的规范理论。夸克带色荷并通过交换胶子相互作用；与光子不同，胶子自身也带色荷，因此彼此相互作用。

禁闭与渐近自由

在大距离下，强相互作用不会像库仑力那样减弱；场能随距离增加，因此观测不到孤立夸克（禁闭）。在极高能或短距离下，有效耦合减小，夸克近似自由。高能碰撞会产生簇射和强子化。

在高能标下，强耦合 $α_s(Q)$ 较小，微扰论能较好地预言喷注过程。夸克飞出、能标降低时，耦合增强，色场产生更多夸克—反夸克对；簇射最终强子化为色中性的粒子。因此探测器记录不到孤立夸克，而是记录称为喷注的准直粒子群。

胶子有八种独立色态，而非九种，因为色单态单位矩阵不属于特殊酉群 $SU(3)$。当活跃味数足够少时，胶子自相互作用使QCD的β函数为负，耦合在短距离减弱。渐近自由并不会消除长距离禁闭；那里需要格点模拟等非微扰工具。