QCD ist die allgemein anerkannte Theorie für die starke Wechselwirkung. Sie ist formuliert als Quantenfeldtheorie eines sogenannten Eichfeldes. Die Wechselwirkung wird durch den Austausch von Trägerteilchen (Eichbosonen) beschreibt. Sie liefert gute Vorhersagen für Prozesse, die bei hohen Energien oder bei kleinen Entfernungen ablaufen. In diesem Bereich ist die Kopplungskonstante klein und Störungstheorie fungiert als geeignetes Werkzeug. Im Maßstab von Hadronen jedoch, wo die Kopplungskonstante in der Größenordnung von Eins liegt, versagen störungstheoretische Methoden. Hier liefert die Lattice QCD (LQCD) eine Methode für Berechnungen "ab initio".

Gitter QCD ist QCD formuliert auf einem diskreten Euklidischen Raum-Zeit-Gitter. Die LQCD behält den fundamentalen Charakter der QCD bei, mit entscheidenden Verbesserungen: Einerseits wirkt das diskrete Raum-Zeit-Gitter als sogenannter "Regulator". Das heißt, dass bei endlichen Werten für den Gitter-Abstand a keine Singularitäten auftreten. Im Grenzübergang a → 0 ergeben sich endliche Werte für die renommierten physikalischen Größen. Im Gegensatz zum Kontinuum lassen sich Berechnungen auch für hohe Werte der Kopplungskonstante anstellen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die LQCD unter Verwendung von Methoden, die denen der statistischen Mechanik ähnlich sind, am Computer simuliert werden kann.

Abbildung: Wirkungsdichte des QCD Vakuums von Visualizations of Quantum Chromodynamics, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Centre for the Subatomic Structure of Matter (CSSM) and Department of Physics, University of Adelaide, 5005 Australia. Copyright © 2003, 2004