Следующий шаг на пути познания фундаментальных взаимодейст­вий — создание теории сильного взаимодействия. Для этого необхо­димо придать черты калибровочного поля сильному взаимодействию. Сильное взаимодействие можно представлять как результат об­мена глюонами, который обеспечивает связь кварков (попарно или тройками) в адроны (см. 10.3.2).

Замысел здесь состоит в следующем. Каждый кварк обладает ана­логом электрического заряда, служащим источником глюонного поля. Его назвали цветом.

Если электромагнитное поле порождается зарядом только одного сорта, то более сложное глюонное поле создается тремя различными цветовыми зарядами. Каждый кварк «окрашен» в один из трех возможных цветов, которые (совершенно произвольно) назвали крас­ным, зеленым и синим. И соответственно, антикварки бывают анти­красные, антизеленые и антисиние.

На следующем этапе теория сильного взаимодействия развива­лась по той же схеме, что и теория слабого взаимодействия. Требова­ние локальной калибровочной симметрии (т.е. инвариантности относительно изменений цвета в каждой точке пространства) приво­дит к необходимости введения компенсирующих силовых полей. Всего требуется восемь новых компенсирующих силовых полей. Час­тицами — переносчиками этих полей являются глюоны, и, таким образом, из теории следует, что должно быть целых восемь различ­ных типов глюонов. Как и фотон, глюоны имеют нулевую массу покоя и спин 1. Глюоны также имеют различные цвета, но не чистые, а смешанные (например, сине-антизеленый), т.е. глюоны состоят из «цвета» и «антицвета». Поэтому испускание или поглощение глюона сопровождается изменением цвета кварка, («игра цветов»). Так, на­пример, красный кварк, теряя красно-антисиний глюон, превращает­ся в синий кварк, а зеленый кварк, поглощая сине-антизеленый глюон, превращается в синий кварк. В протоне, например, три квар­ка постоянно обмениваются глюонами, изменяя свой цвет. Однако такие изменения носят не произвольный характер, а подчиняются жесткому правилу: в любой момент времени «суммарный» цвет трех кварков должен представлять собой белый свет, т.е. сумму «крас­ный + зеленый + синий». Это распространяется и на мезоны, состоящие из пары кварк — антикварк. Поскольку антикварк характеризует­ся антицветом, такая комбинация заведомо бесцветна («белая»), на­пример красный кварк в комбинации с антикрасным кварком образу­ет бесцветный мезон.

С точки зрения квантовой хромодинамики (квантовой теории цвета) сильное взаимодействие есть не что иное, как стремление поддерживать определенную абстрактную симметрию природы: со­хранение белого цвета всех адронов при изменении цвета их состав­ных частей *. Квантовая хромодинамика великолепно объясняет пра­вила, которым подчиняются все комбинации кварков, взаимодейст­вие глюонов между собой (глюон может распадаться на два глюона или два глюона слиться в один — поэтому и появляются нелинейные члены в уравнении глюонного поля), взаимодействие кварков и глюонов (кварки покрыты облаками глюонов и кварк-антикварковых пар), сложную структуру адрона, состоящего из «одетых» в облака кварков, и др.

Возможно, пока преждевременно оценивать квантовую хромодинамику как окончательную и завершенную теорию сильного взаимо­действия, но экспериментальный статус ее достаточно прочен и до­стижения многообещающи.