量子色动力学
量子色动力学的渐进自由性
量子色动力学的渐进自由性量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）是物理学中描述强相互作用的理论，主要研究夸克和胶子之间的相互作用。
渐进自由性（Asymptotic Freedom）是QCD的一项重要性质，指出在高能量或短距离下，强相互作用呈现出相对较弱的特性。
本文将就量子色动力学的渐进自由性进行探讨。
1. QCD基本原理量子色动力学是描述夸克（quarks）和胶子（gluons）相互作用的理论，其中夸克是构成物质的基本粒子，而胶子则是传递强相互作用的粒子。
夸克之间通过胶子交换相互作用，而胶子之间通过其自身媒介的引力进行相互作用。
2. 渐进自由性的提出1973年，大卫·格罗斯（David Gross）和弗兰克·维尔切克（Frank Wilczek）以及哈里·波尔斯（Harald Politzer）通过研究QCD的计算模型，发现在高能量或短距离情况下，强相互作用的耦合常数αS逐渐减小，即渐进自由性现象。
3. 渐进自由性的物理解释渐进自由性的物理解释源于QCD的非阿贝尔性质。
在高能量或短距离下，胶子之间的相互作用变得相对较弱，这是因为在这种情况下，距离极短时胶子之间的相互作用类似于自由粒子的传播，而不受束缚。
因此，高能量或短距离下，夸克和胶子的相互作用可看作是自由的。
4. 渐进自由性的重要性渐进自由性的发现对理解强相互作用的本质和性质具有重要意义。
它为物理学家提供了研究夸克和胶子的相互作用的有效方法。
渐进自由性还解释了为何在高能量下，夸克之间的相互作用较弱，这一现象对于大型强子对撞机等高能物理实验有着重要的影响。
5. 渐进自由性的实验验证渐进自由性的物理理论已在许多实验中得到了验证。
其中，康奈尔大学和斯坦福线性加速器中心合作的实验利用电子-正电子对撞机进行夸克行为的研究，实验证明了渐进自由性的存在。
此外，大型强子对撞机等实验也对渐进自由性的正确性提供了有力的支持。
量子色动力学
量子色动力学量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）是粒子物理学中的一种理论，用于描述强相互作用的基本力量。
它是标准模型的一部分，通过量子场论和对称性原理，描述夸克和胶子之间的相互作用。
本文将介绍量子色动力学的基本原理和重要概念，探讨其在粒子物理学中的应用和研究进展。
一、量子色动力学的基本原理量子色动力学是由物理学家弗里茨·威尔采克（Fritzsch）和戈尔登·兹威尔（Gell-Mann）于20世纪70年代提出的。
它基于对称性原理，认为宇宙中存在三种基本色荷（红、绿、蓝）和八种胶子，夸克和胶子之间通过交换胶子进行相互作用。
量子色动力学将夸克看作是基本粒子，具有电荷、质量和颜色荷，而胶子则是传递相互作用的粒子，它们也携带颜色荷。
夸克和胶子之间的相互作用通过强相互作用传递，这一过程可以使用量子色动力学来描述。
二、量子色动力学的重要概念1. 颜色荷：夸克和胶子都携带颜色荷，夸克包含一种颜色和一种反颜色，而胶子包含颜色和反颜色各一种。
颜色荷是量子色动力学中粒子相互作用的重要参数。
2. QCD微扰论：在强相互作用的低能量范围内，由于耦合常数较大，无法使用传统的微扰展开方法进行计算。
因此，量子色动力学采用QCD微扰论，通过将计算分解为一系列级数进行近似求解。
3. 渐进自由：在高能量尺度下，颜色荷对强相互作用的影响逐渐减弱，夸克和胶子的相互作用表现出渐进自由，这使得我们可以使用微扰论进行计算。
三、量子色动力学在粒子物理学中的应用1. 强子物理：量子色动力学是解释强子（如质子和中子）内部结构的重要理论。
夸克之间的相互作用决定了强子的质量、自旋和其他重要性质。
2. 粒子产生与湮灭：借助量子色动力学，我们可以描述夸克和胶子的产生和湮灭过程。
这对于研究高能物理实验中的粒子散射、衰变等现象非常重要。
3. 强子共振态：量子色动力学还可用于解释和预测强子共振态，即夸克和胶子在高能量下形成的复合粒子。
量子色动力学在核物理中的应用
量子色动力学在核物理中的应用在探索微观世界的奥秘中，量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称 QCD）无疑是一颗璀璨的明珠。
它作为描述强相互作用的理论框架，对于我们理解核物理中的诸多现象发挥着至关重要的作用。
首先，让我们来了解一下什么是量子色动力学。
简单来说，它是一种基于量子场论的理论，用于描述夸克和胶子之间的相互作用。
夸克是构成质子、中子等强子的基本粒子，而胶子则负责传递夸克之间的强相互作用。
这种相互作用使得夸克被“禁闭”在强子内部，无法单独存在。
在核物理中，量子色动力学为我们解释了原子核的稳定性。
原子核由质子和中子组成，而质子和中子又由夸克构成。
夸克之间的强相互作用使得原子核能够保持稳定的结构。
通过量子色动力学的计算和分析，我们能够了解到原子核内夸克之间的能量分布和相互作用模式，从而预测原子核的性质和行为。
例如，对于原子核的结合能，量子色动力学能够提供深刻的理解。
结合能是将原子核分解为单个质子和中子所需要的能量。
通过计算夸克之间的相互作用能，我们可以较为准确地预测不同原子核的结合能大小。
这对于研究原子核的稳定性、放射性衰变等过程具有重要意义。
量子色动力学还在核物质的相变研究中发挥着关键作用。
在极高的温度和密度条件下，核物质会经历从普通核物质到夸克胶子等离子体的相变。
这一相变过程涉及到夸克和胶子自由度的释放和重新组合，量子色动力学为我们提供了理论工具来研究这一复杂的过程。
在研究高能重离子碰撞实验中，量子色动力学也有着广泛的应用。
这些实验旨在创造高温高密的极端条件，以探索核物质的相变和强相互作用的本质。
通过与实验数据的对比和分析，量子色动力学能够帮助我们验证理论模型，进一步深化对强相互作用和核物理的认识。
此外，量子色动力学对于理解核子的结构和性质也具有重要价值。
核子（质子和中子）并不是简单的点状粒子，而是具有内部结构的复合粒子。
通过量子色动力学的计算和分析，我们可以研究核子内部夸克的动量分布、自旋结构等精细性质，从而揭示核子的深层次奥秘。
量子色动力学的Lattice计算
量子色动力学的Lattice计算量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）是现代粒子物理学的基本理论之一，描述了夸克和胶子之间的相互作用。
Lattice QCD（格点量子色动力学）是一种用数值模拟方法研究QCD的工具，通过在网格上离散化时空和夸克场，可以在超级计算机中计算出夸克和胶子的性质，进而深入了解强相互作用的本质。
1. 引言量子色动力学作为标准模型的一部分，是研究强相互作用的重要理论。
然而，由于QCD的非线性性质和“禁闭”现象，解析计算方法很难应用于研究强相互作用问题。
为了克服这一困难，出现了格点量子色动力学这种数值模拟方法。
2. 格点量子色动力学的基本原理格点量子色动力学是在离散化时空的基础上进行计算的。
时空被划分为一个个的格点，而夸克和胶子场则被定义在这些格点上。
通过在格点上构建拉格朗日量，我们可以用数值方法求解QCD的基态和激发态，从而研究强相互作用的各种性质。
3. 格点量子色动力学的计算方法在格点量子色动力学中，我们需要使用数值模拟的方法计算夸克和胶子场的行为。
这涉及到复杂的数值算法和大规模的超级计算机。
一般来说，我们可以使用Monte Carlo方法对QCD系统进行采样，然后通过统计分析来得到夸克和胶子的性质。
4. 格点量子色动力学的应用格点量子色动力学广泛应用于研究强相互作用的各个领域。
通过计算夸克介子和重子的质量、强子的磁矩、强相互作用的束缚态等性质，我们可以验证标准模型，并对新物理现象进行探索。
此外，格点量子色动力学还可以研究高温和高密度下的夸克胶子等离子体，帮助我们理解宇宙早期的宇宙物质演化过程。
5. 格点量子色动力学的挑战和前景虽然格点量子色动力学已经取得了一系列重要的结果，但仍然存在许多挑战和待解决的问题。
例如，如何处理夸克的质量和正规化参数、如何提高计算效率和精度等。
然而，随着超级计算机性能的不断提升和数值算法的不断改进，我们有理由相信格点量子色动力学将在未来的研究中发挥更重要的作用。
量子色动力学中的量子异常
量子色动力学中的量子异常量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）是研究强相互作用的基本理论，描述了夸克和胶子之间相互作用的规律。
然而，在QCD的框架下，我们经常会遇到一个特殊的现象，即量子异常（Quantum Anomaly）。
本文将探讨量子色动力学中的量子异常以及其对物理学的影响。
一、什么是量子异常量子色动力学是一种规范场理论，具有局域U(1)对称性和SU(3)群对称性，是强相互作用的理论基础。
然而，量子色动力学中存在一些量子修正，使得在计算过程中，部分对称性被破坏。
这种对称性破缺现象被称为量子异常。
量子异常是量子场论中普遍存在的现象，是经典理论与量子效应之间的冲突。
量子异常的存在使得部分守恒定律不能在QCD中得到精确保持，例如，在经典理论中保持的各种对称性，在量子QCD中可能会发生异常。
这就导致了一些看似矛盾的物理现象和计算结果。
二、量子异常的例子1. Wess-Zumino-Witten模型Wess-Zumino-Witten（WZW）模型是描述共形场论的一种有效模型。
在WZW模型中，存在一个经典的连续性质，即整体SU(N)对称性，然而，在量子级别上，这个连续性质在某些情况下被破坏。
具体来说，在WZW模型中，我们可以定义一个离散性质，即整体重整化群（TRG）对称性。
然而，在量子计算中，这个整体TRG对称性通常发生异常，导致计算结果的矛盾和不确定性。
2. 强CP问题强CP问题是由量子色动力学中的θ项引起的。
在经典理论中，θ项应为零，即CP对称性应为精确保持。
然而，在QCD中，θ项的真实值可能不为零，这导致了强CP问题。
强CP问题的解决引入了一种被称为胶微子（gluino）的新粒子，它是超对称理论中的一个重要组成部分。
胶微子的存在可以抵消量子异常带来的影响，使得CP对称性得以恢复。
三、量子异常的影响量子异常的存在对物理学的发展和理解产生了重大影响。
首先，量子异常破坏了一些经典理论中的对称性，使得我们需要重新审视物理现象并进行修正。
量子色动力学基本临界指数
量子色动力学基本临界指数量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）是研究夸克和胶子相互作用的理论。
在高能物理中，QCD是标准模型的基础之一，它描述了强交互作用。
而在QCD中，临界指数被广泛用于表征相变的性质。
本文将介绍量子色动力学的基本概念，并探讨临界指数的意义和应用。
一、量子色动力学基本概念量子色动力学是由高能物理学家量子化电磁场理论的步骤对电弱统一理论做引申而得。
它描述了夸克和胶子之间的相互作用，是构建夸克-胶子模型的关键。
夸克是构成质子和中子等强子的基本粒子，而胶子则是夸克之间传递强力的粒子。
在QCD中，夸克和胶子的相互作用通过色荷来传递，色荷是表示夸克和胶子色相互作用的量子数。
二、临界指数的意义临界指数是描述相变的性质的参数。
在统计物理中，临界指数用于表征物质在临界点附近的各种物理量与温度、压力等外界条件的关系。
在量子色动力学中，临界指数对应着相变的性质，它描述了QCD相变的临界行为，即从强耦合相向弱耦合相的转变。
三、临界指数的应用临界指数在物理学的研究中有着广泛的应用。
在量子色动力学中，临界指数的研究可以揭示强相互作用的本质，帮助我们理解夸克胶子等强子的性质。
临界指数的计算和实验测量可以为高能物理实验提供重要的依据。
此外，在凝聚态物理学和宇宙学中，临界指数也被广泛研究和应用。
四、临界指数的计算临界指数的计算通常需要借助理论和数值模拟等手段。
在量子色动力学中，由于其非常困难的数学性质，临界指数的精确计算是一个挑战性的问题。
因此，科学家们采用了各种近似方法和数值计算来研究临界指数。
通过这些计算，我们可以获得临界指数的估计值，并与实验结果进行比较。
五、结论量子色动力学作为研究强交互作用的基本理论，临界指数在其中扮演着重要的角色。
临界指数的研究不仅有助于我们理解物质相变的本质，也为高能物理实验提供了重要的指导。
通过计算和实验测量，我们可以获得临界指数的估计值，并为理论与实验之间的契合提供依据。
量子色动力学
量子色动力学量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）是描述强相互作用的理论。
它是标准模型的一部分，用于描述夸克和胶子之间的相互作用。
量子色动力学的研究对于我们理解基本粒子之间的相互作用以及强相互作用的本质具有重要意义。
本文将对量子色动力学的基本概念、物理原理以及相关实验进行介绍。
一、强相互作用的描述量子色动力学是描述夸克和胶子之间相互作用的理论。
夸克是一类基本粒子，被认为是构成质子和中子等成千上万种介子和重子的基本组成部分。
胶子是介导强相互作用的粒子，它们通过交换胶子相互作用。
量子色动力学通过引入一种被称为“色荷”的量子数来描述夸克和胶子之间的相互作用。
二、色荷和量子色动力学的基本原理量子色动力学中的一种基本荷是夸克的色荷，它有三种不同的状态，即红色、绿色和蓝色。
夸克可以携带这三种颜色之一或其中两种或全部三种颜色。
胶子也带有色荷，但它们可以带有胶子自己的颜色和反颜色。
这些颜色的组合形成了强相互作用的力载体。
量子色动力学中的一个主要原理是渐进自由。
在能量较高的情况下，夸克和胶子之间的相互作用非常弱，可以忽略不计，这种现象被称为渐进自由。
渐进自由使得我们可以用微扰论的方法来进行计算，从而得到关于夸克和胶子之间相互作用的定量结果。
三、强相互作用的观测和验证强相互作用的特点使得在实验中进行直接观测和验证非常具有挑战性。
然而，通过对夸克产生和湮灭过程的精确测量以及高能量散射实验等，我们可以间接地验证量子色动力学的预测。
以在粒子加速器中进行高能量散射实验为例，通过测量夸克和胶子的散射角度、动量和能量等信息，可以验证量子色动力学的计算结果。
实验结果与理论预测的数据符合程度高，从而进一步证实了量子色动力学的正确性。
四、强相互作用的应用量子色动力学不仅仅用于解释基本粒子之间的相互作用，还在高能物理、核物理和宇宙学等领域有着广泛的应用。
例如，在高能物理领域，我们可以通过加速器实验来产生高能夸克，并研究它们的性质以及与其他粒子的相互作用。
量子色动力学格点计算
量子色动力学格点计算量子色动力学（Quantum Chromodynamics, QCD）是描述强相互作用的理论，对于研究强子物理过程起着重要作用。
而格点计算方法是进行量子色动力学计算的一种重要手段。
本文将介绍量子色动力学格点计算的原理、方法和应用。
一、量子色动力学量子色动力学是研究夸克和胶子之间相互作用的理论。
根据量子色动力学理论，胶子是介导夸克之间相互作用的粒子，而夸克则是构成强子（如质子和中子）的基本组成部分。
量子色动力学的基本方程是QCD拉格朗日量，其中包含了夸克场和胶子场。
二、格点场论格点场论是一种将时空连续离散化的方法，它将时空划分为一个个格点，并在格点上定义场变量。
格点场论可以将连续的场论问题转化为离散的矩阵运算，从而可以利用计算机进行数值计算。
在量子色动力学中，格点场论被广泛应用于模拟夸克和胶子的相互作用。
三、量子色动力学格点计算方法1. 网格离散化在量子色动力学格点计算中，需要将时空连续性离散化为一个个格点。
常用的格点离散化方法有Wilson离散化、staggered离散化等，其中Wilson离散化是最常用的方法之一。
2. 蒙特卡罗模拟蒙特卡罗模拟是量子色动力学格点计算的核心方法之一。
通过随机生成夸克和胶子的构型，并根据量子色动力学的作用量对这些构型进行权重赋值，可以得到物理量的期望值。
蒙特卡罗模拟需要对大量构型进行平均，以获得精确的结果。
3. 重整化群方程在量子色动力学格点计算中，重整化群方程是计算物理量的重要工具。
重整化群方程描述了物理量随着能标变化的演化规律，可以用于去除离散效应和计算物理量的无量纲化参数。
四、量子色动力学格点计算的应用量子色动力学格点计算在粒子物理学的研究中起着重要作用。
通过格点计算，可以计算夸克和胶子的质量、相互作用系数等物理量。
格点计算还可以用于研究夸克间的强子衰变、强子结构等现象。
五、总结量子色动力学格点计算是研究强子物理的重要工具。
通过网格离散化、蒙特卡罗模拟和重整化群方程等方法，可以对量子色动力学进行数值计算，并得到精确的结果。
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量子色动力学维基百科，自由的百科全书量子色动力学（英语：Quantum Chromodynamics，简称QCD）是一个描述夸克胶子之间强相互作用的标准动力学理论，它是粒子物理标准模型的一个基本组成部分。
夸克是构成重子（质子、中子等）以及介子（π、K等）的基本单元，而胶子则传递夸克之间的相互作用，使它们相互结合，形成各种核子和介子，或者使它们相互分离，发生衰变等。
量子色动力学是规范场论的一个成功运用，它所对应的规范群是非阿贝尔的群，群量子数被称为“颜色”或者“色荷”。
每一种夸克有三种颜色，对应着群的基本表示。
胶子是作用力的传播者，有八种，对应着群的伴随表示。
这个理论的动力学完全由它的规范对称群决定。
目录[隐藏]▪ 1 历史▪ 2 理论▪ 3 微扰量子色动力学▪ 4 非微扰量子色动力学▪ 5 参考文献▪ 6 外部链接[编辑]历史静态夸克模型建立之后，在重子质量谱和重子磁矩方面取得了巨大成功。
但是，某些由一种夸克组成的粒子的存在，如等，与物理学的基本假设广义泡利原理矛盾。
为解决这个问题，物理学家引入了颜色自由度，并且颜色最少有3种。
这个时候颜色还只是引入的某种量子数，并没有被认为是动力学自由度。
静态夸克模型建立之后，经历了十年左右的各种实验，都没有发现分数电荷的自旋的夸克存在，物理学家被迫接受了夸克是禁闭在强子内部的现实。
然而，美国的斯坦福直线加速器中心SLAC在七十年代初进行了一系列的轻强子深度非弹性散射实验，发现强子的结构函数具有比约肯无标度性(Bjorken Scaling)。
为解释这个令人惊奇的结果，费曼由此提出了部分子模型，假设强子是由一簇自由的没有相互作用的部分子组成的，就可以自然的解释比约肯无标度性(Bjorken Scaling)。
更细致的研究确认了部分子的自旋为，并且具有分数电荷。
部分子模型和静态夸克模型都取得了巨大成功，但是两个模型对强子结构的描述有严重的冲突，具体来讲就是夸克禁闭与部分子无相互作用之间的冲突。
这个问题的真正解决要等到渐近自由的发现。
格娄斯，韦尔切克和休·波利策的计算表明，非阿贝尔规范场论中夸克相互作用强度随能标的增加而减弱，部分子模型的成功正预示着存在的规范相互作用，N自然的就解释为原先夸克模型中引入的新自由度--颜色。
[编辑]理论拉氏密度为其中是狄拉克矩阵是夸克场（下标ij表示不同的味）是协変微分是SU(3)耦合常数是SU(3)的生成元盖尔曼矩阵(a=1,...8种）是胶子场是规范胶子场张量是SU(3)的结构常数[编辑]微扰量子色动力学在反应过程有一个大的能标的时候，量子色动力学耦合常数小于1，可以将反应截面展开为的幂级数，这种处理量子色动力学的方法叫做微扰量子色动力学[1]。
微扰量子色动力学首先被应用到轻子强子深度非弹性散射，计算轻子部分子散射过程的高阶修正，成功解释了比约肯无标度性(Bjorken Scaling)因为能标的变化导致的微小破坏。
这坚定了物理学家的信心，相信量子色动力学是描述强相互作用的正确理论。
70到80年代微扰量子色动力学推广到其他各种高能反应过程，如产生强子的反应，强子强子对撞产生双轻子过程，以及强子强子对撞产生大横动量强子的过程，所得结果与实验在许多个数量级的层次上是符合的。
理论方面，微扰量子色动力学也有许多新的成果。
为处理高阶修正产生的发散（也就是高阶修正在某些情况下趋近于无穷大），人们发展了QCD因子化定理，将发散吸收到普适的部分子分布函数或者部分子碎裂函数中。
人们利用计算机和符号计算软件，将微扰量子色动力学推进到3圈的精度，也就是的修正。
计算到这个精度，需要处理几万甚至几十万个费曼图，需要用高性能计算机，更重要的是高效率高智能的符号计算软件。
这方面的进展，是人类通过机器扩展自己能力极限的惊人之作。
[编辑]非微扰量子色动力学未解决的物理学问题:▪量子色动力学的非微扰方法:在涉及到描述原子核的能量尺度范围，量子色动力学的方程无法解析，虽然格点量子色动力学（latticeQCD）貌似可以给出在这极限的解答。
那么，量子色动力学怎样描述核子与核子内部组构的物理现象呢？▪夸克禁闭:为什么所有实验，都只能观测到从夸克或胶子建成的粒子，像介子或重子，而无法观测到自由存在的夸克或胶子？这现象是怎样从量子色动力学里面出现[2]？▪夸克物质：量子色动力学预测，在高温与高密度状况，会形成夸克-胶子等离子体。
请问这物质态的性质为何？在低能标下，强相互作用强度很强，微扰方法就失效了，迄今还没有切实有效的解析方法可以处理，而最为常见有效的还是通过肯尼斯·威尔逊等人提出的格点场论（Lattice QCD)进行数值模拟来求解。
[编辑]参考文献1^ Muta, T. FOUNDATIONS OF QUANTUM CHROMODYNAMICS, World Scientific Lecture Notes in Physics - Vol. 78. World Scientific Publishing Co..2009. ISBN978-981-279-353-9.2^T.-Y. Wu, W.-Y. Pauchy Hwang. Relativistic quantum mechanics and quantum fields. World Scientific. 1991: 321. ISBN9810206089.[编辑]外部链接▪Particle data group▪The millennium prize for proving confinement▪Ab Initio Determination of Light Hadron Masses▪Andreas S Kronfeld The Weight of the World Is QuantumChromodynamics▪Andreas S Kronfeld Quantum chromodynamics with advanced computing▪Standard model gets right answer▪Quantum Chromodynamics隐藏▲查·论·编量子场论背景场·规范场论·经典场论·庞加莱对称·量子力学·自发对称性破缺对称性交叉·电荷共轭·宇称·时间反演工具反常·有效场论·真空期望值·法捷耶夫波波夫鬼态·费曼图·LSZ约化公式·配分函数·传播函数·量子化·重整化·真空态·维克定理·怀特曼公理体系方程狄拉克方程·克莱因-戈尔登方程·普洛卡方程·惠勒－德威特方程标准模型电弱相互作用·希格斯机制·量子色动力学·量子电动力学·杨-米尔斯存在性与质量间隙未完成理论量子引力·弦理论·超对称·人工色·万有理论科学史阿德勒·贝特·波古留波夫·卡伦·科尔曼·德维特·狄拉克·戴森·费米·费曼·菲尔茨·弗罗利希·盖尔曼·戈德斯通·格娄斯·胡夫特·贾基夫·克莱因·朗道·李政道·雷曼·马约拉纳·南部阳一郎·巴雷西·泊里雅科夫·萨拉姆·施温格·斯卡姆·斯塔克伯格·西蒙泽克·朝永振一郎·韦尔特曼·史蒂文·温伯格·韦斯柯夫·威耳逊·威滕·杨振宁·汤川秀树·齐默尔曼·金恩-贾斯廷量子色动力学(Quantum Chromodynamics，简称QCD)是一个描述夸克之间强相互作用的标准动力学理论，它是粒子物理标准模型的一个组成部分。
查看精彩图册目录正文强子结构色规范场规范理论展开正文强子结构色规范场规范理论展开编辑本段正文三色夸克图一种强相互作用的规范理论,简称QCD。
它描述组成强作用粒子（强子）的夸克和与色量子数相联系的规范场的相互作用，它可以统一地描述强子的结构和它们之间的强相互作用，被认为是有希望的强作用基本理论。
量子色动力学编辑本段强子结构夸克模型-强子结构图按照夸克模型(见强子结构)，所有重子都由三个夸克组成，所有介子都由一对正反夸克组成。
夸克的自旋为1/2。
为组成实验观察到的重子和介子，须认为夸克有许多种，在文献上称为夸克的味。
为使重子内部波函数有费密统计所要求的全反对称性，并说明重子由三个夸克组成，人们提出夸克还具有另一种内部自由度，它可以取三种不同的状态，人们借用光学中的词汇称它们有三种不同的色。
量子色动力学相反色量子数重子中的三个夸克各带不同的色。
介子中的正反夸克对带相反的色量子数。
重子和介子都不带色量子数，它们是“白色”的。
三种色夸克在强作用中的性质完全相似。
对称性因此强作用有与此相应的对称性。
以ψia代表夸克场，其中i=1，2，3,代表三种色，量子色动力学a=1,2,3,……代表不同的味，则理论在幺正变换下保持形式不变，这里U=(Uij)构成三行三列的幺正矩阵。
如果限制于行列式为1的矩阵，U可以写为，其中λα为八个迹为零的厄密矩阵。
这时的对称群称为SU(3)群。
按照场论的一般定理（见对称性和守恒律），理论的一种不变性相应于一个守恒量。
SU(3)群有八个参量Θα，与它相应有八个守恒量。
编辑本段色规范场假设如果假设上述强作用的SU(3)对称性是定域的对称性，即当群参量Θα是时空坐标t和x的函数时，理论仍保持不变，就引导到色规范场的概念。
在这个规范理论中，除夸克场ψia 外还有八个规范场Aα(α=1,2,…，8)，分别与八个守恒流耦合。
SU(3)定域规范不变的要求唯一地确定拉氏函数密度的形式式中是SU(3)群的结构常数，它们由下式定义g是规范作用的耦合常数，mα是味a的夸克的质量，它与量子色动力学夸克的色无关。
由以上拉氏函数出发的量子场论就是量子色动力学。
由于都是规范理论，它与电磁作用的基本理论量子电动力学有不少共同之处，但是也有重要的差别。
与量子电动力学中传递电磁作用的光子相对应，这里有八个零质量的自旋为1的规范粒子。
它们可以被夸克所吸收或发射，并传递夸克之间的色作用力。
这种力把夸克束缚在强子中，所以这些规范粒子也称为胶子。