Ładunek kolorowy

Ładunek kolorowy, kolor – liczba kwantowa wprowadzona, by rozróżnić kwarki znajdujące się w tym samym stanie spinowym. Wbrew nazwie, nie ma ona nic wspólnego z kolorem (barwą) w sensie optycznym.

Hadrony, czyli cząstki zbudowane z kwarków, zawsze mają sumaryczny kolor biały

Barion omega: trzy kwarki dziwne związane oddziaływaniem silnym przenoszonym przez gluony. Kwarki s mają różne kolory, ale ten sam zapach. Każdy kwark może występować w trzech odmianach: czerwonej, zielonej i niebieskiej

Reguła Pauliego nie pozwala, by trzy jednakowe kwarki tworzyły struktury barionowe, zatem kwarki te muszą się różnić – cechę różnicującą nazwano kolorem. Istnieją trzy rodzaje ładunków kolorowych: czerwony, zielony i niebieski (te nazwy są czysto umowne i nie mają nic wspólnego ze zwykłymi kolorami, postrzeganymi wzrokiem) oraz odpowiadające im „antykolory” dla antykwarków^[1].

Ładunek kolorowy jest źródłem nowego pola, generującego nowy typ oddziaływań między kwarkami. Kwantami tego pola są gluony. Wymiana gluonów pomiędzy kwarkami w hadronie (nazywana silnym oddziaływaniem jądrowym) wiąże kwarki w nierozerwalną całość. Silne oddziaływania jądrowe zachodzą tylko na bardzo małych odległościach rzędu 10⁻¹⁵ m^[2]. Efektem tego jest niestabilność jąder pierwiastków o liczbie atomowej większej od 92 (rozmiary takiego jądra atomowego są za duże, by oddziaływanie silne utrzymało je w całości). Podczas oddziaływania silnego kwarki zmieniają swój kolor poprzez wymianę gluonów, niosących ze sobą kolor i antykolor.

Ładunek kolorowy cząstek złożonych z kwarków wynosi 0, a zatem wypadkowy ładunek kolorowy cząstki musi być równy zeru. Inaczej mówiąc, cząstki posiadające ładunek kolorowy nie mogą występować w przyrodzie samodzielnie. Bariony (np. proton i neutron) składają się z trzech kwarków o różnych kolorach, a mezony z kwarka, mającego określony kolor, i antykwarka, mającego odpowiadający mu antykolor. Dzięki temu bariony i mezony są kolorowo obojętne (bezbarwne).

Teoria oddziaływań związanych z ładunkiem kolorowym nosi nazwę chromodynamiki kwantowej.

Historia

Termin „ładunek kolorowy” wprowadzili w latach 1964–1965 Oscar Greenberg^[3], Yoichiro Nambu^[4] i Moo-Young Han^[5].

Zobacz też

• glueball
• uwięzienie koloru