Ładunek kolorowy

Ładunek kolorowy, kolor – liczba 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.

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

Przypisy

↑ Kolor, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-07-22] .
↑ W kręgu fizyki LO Turek: Elementarne nośniki oddziaływań
↑ O.W. Greenberg, „Spin and Unitary-Spin Independence in a Paraquark Model of Baryons and Mesons”, Phys. Rev. Lett. 13, 598 (1964)
↑ 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)
↑ M. Y. Han, Y. Nambu, „Three-Triplet Model with Double SU(3) Symmetry”, Phys. Rev. B 139, 1006

Linki zewnętrzne

Don Lincoln, Quantum Color (ang.), kanał Fermilabu na YouTube, 5 lipca 2016 [dostęp 2023-05-22].

[1] Kolor, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [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

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]