Η βασική διαφορά μεταξύ QED και QCD είναι ότι το QED περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις των φορτισμένων σωματιδίων με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ενώ το QCD περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ κουάρκ και γκλουονίων.
Το QED είναι κβαντική ηλεκτροδυναμική ενώ το QCD είναι κβαντική χρωμοδυναμική. Και οι δύο αυτοί όροι εξηγούν τη συμπεριφορά σωματιδίων μικρής κλίμακας όπως τα υποατομικά σωματίδια.
Τι είναι το QED;
Το QED είναι η κβαντική ηλεκτροδυναμική. Είναι μια θεωρία που περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις των φορτισμένων σωματιδίων με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Για παράδειγμα, μπορεί να περιγράψει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ φωτός και ύλης (η οποία έχει φορτισμένα σωματίδια). Επιπλέον, περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων επίσης. Άρα, είναι μια σχετικιστική θεωρία. Εξάλλου, αυτή η θεωρία έχει θεωρηθεί ως μια επιτυχημένη φυσική θεωρία αφού η μαγνητική ροπή των σωματιδίων, όπως τα μιόνια, συμφωνεί με αυτή τη θεωρία σε εννέα ψηφία.
Βασικά, η ανταλλαγή φωτονίων δρα ως δύναμη της αλληλεπίδρασης επειδή τα σωματίδια μπορούν να αλλάξουν την ταχύτητα και την κατεύθυνση της κίνησής τους όταν απελευθερώνουν ή απορροφούν φωτόνια. Επιπλέον, τα φωτόνια μπορεί να εκπέμπονται ως ελεύθερα φωτόνια που εμφανίζονται ως φως (ή άλλη μορφή EMR - Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία).
Εικόνα 01: στοιχειώδεις κανόνες QED
Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων συμβαίνουν σε μια σειρά βημάτων με αυξανόμενη πολυπλοκότητα. Αυτό σημαίνει; πρώτον, υπάρχει μόνο ένα εικονικό (αόρατο και μη ανιχνεύσιμο) φωτόνιο και, στη συνέχεια, σε μια διαδικασία δεύτερης τάξης, υπάρχουν δύο φωτόνια που εμπλέκονται στην αλληλεπίδραση και ούτω καθεξής. Εδώ, οι αλληλεπιδράσεις πραγματοποιούνται μέσω ανταλλαγής φωτονίων.
Τι QCD;
Το QCD είναι κβαντική χρωμοδυναμική. Είναι μια θεωρία που περιγράφει την ισχυρή δύναμη (μια φυσική, θεμελιώδης αλληλεπίδραση που συμβαίνει μεταξύ υποατομικών σωματιδίων). Η θεωρία αναπτύχθηκε ως αναλογία για το QED. Σύμφωνα με το QED, οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις φορτισμένων σωματιδίων συμβαίνουν μέσω απορρόφησης ή εκπομπής φωτονίων, αλλά με αφόρτιστα σωματίδια δεν είναι δυνατό. Σύμφωνα με το QCD, τα σωματίδια φορέας δύναμης είναι «γκλουόνια», τα οποία μπορούν να μεταδώσουν μια ισχυρή δύναμη μεταξύ των σωματιδίων της ύλης που ονομάζονται κουάρκ. Κυρίως, το QCD περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ κουάρκ και γκλουονίων. Εκχωρούμε και τα κουάρκ και τα γκλουόνια με έναν κβαντικό αριθμό που ονομάζεται "χρώμα".
Στο QCD, χρησιμοποιούμε τρεις τύπους «χρωμάτων» για να εξηγήσουμε τη συμπεριφορά των κουάρκ: κόκκινο, πράσινο και μπλε. Υπάρχουν δύο τύποι σωματιδίων με ουδέτερο χρώμα, όπως τα βαρυόνια και τα μεσόνια. Τα βαρυόνια περιλαμβάνουν τρία υποατομικά σωματίδια όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Αυτά τα τρία κουάρκ έχουν διαφορετικά χρώματα και ένα ουδέτερο σωματίδιο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα ενός μείγματος αυτών των τριών χρωμάτων. Από την άλλη πλευρά, τα μεσόνια περιέχουν ζεύγη κουάρκ και αντικουάρκ. Το χρώμα των αντικουάρκ μπορεί να εξουδετερώσει το χρώμα του κουάρκ.
Τα σωματίδια κουάρκ μπορούν να αλληλεπιδράσουν μέσω της ισχυρής δύναμης (ανταλλάσσοντας γκλουόνια). Τα γλουόνια φέρουν επίσης χρώματα. Επομένως, πρέπει να υπάρχουν 8 γκλουόνια ανά αλληλεπίδραση προκειμένου να επιτραπούν οι πιθανές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των τριών χρωμάτων του κουάρκ. Δεδομένου ότι τα γκλουόνια φέρουν χρώματα, μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους (αντίθετα, τα φωτόνια στο QED δεν μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους). Έτσι, περιγράφει τον φαινομενικό περιορισμό των κουάρκ (τα κουάρκ βρίσκονται μόνο σε δεσμευμένα σύνθετα σε βαρυόνια και μεσόνια). Επομένως, αυτή είναι η θεωρία πίσω από το QCD.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ QED και QCD;
Το QED σημαίνει κβαντική ηλεκτροδυναμική, ενώ το QCD σημαίνει κβαντική χρωμοδυναμική. Η βασική διαφορά μεταξύ QED και QCD είναι ότι το QED περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις των φορτισμένων σωματιδίων με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ενώ το QCD περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ κουάρκ και γκλουονίων.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει περισσότερες συγκρίσεις σχετικά με τη διαφορά μεταξύ QED και QCD με περισσότερες λεπτομέρειες.
Σύνοψη – QED vs QCD
Το QED είναι η κβαντική ηλεκτροδυναμική όπου το QCD είναι η κβαντική χρωμοδυναμική. Η βασική διαφορά μεταξύ QED και QCD είναι ότι το QED περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις των φορτισμένων σωματιδίων με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ενώ το QCD περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ κουάρκ και γκλουονίων.
