Ładunek kolorowy

Ładunek kolorowy, kolorliczba kwantowa wprowadzona, by rozróżnić kwarki znajdujące się w tym samym stanie spinowym. Wbrew nazwie, kolor nie ma on 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.

HistoriaEdytuj

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

Zobacz teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. Kolor, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-22].
  2. W kręgu fizyki LO Turek: Elementarne nośniki oddziaływań
  3. O.W. Greenberg, „Spin and Unitary-Spin Independence in a Paraquark Model of Baryons and Mesons”, Phys. Rev. Lett. 13, 598 (1964)
  4. Y. Nambu, „Dynamical Symmetries & Fundamental Fields”, Proceedings of 2nd Coral Gables Conf. on Symmetry Principles at High Energy (1965), s. 133; „Systematics of Hadrons in Subnuclear Physics”, Preludes in Theoretical Physics (1965)
  5. M. Y. Han, Y. Nambu, „Three-Triplet Model with Double SU(3) Symmetry”, Phys. Rev. B 139, 1006