Цветовой заряд

Шаблон:Ароматы и квантовые числа Цветовой заряд — квантовое число, в квантовой хромодинамике, приписываемое глюонам и кваркам. Эти элементарные частицы взаимодействуют между собой подобно тому, как взаимодействуют между собой электрические заряды, однако, в отличие от электрических зарядов, у которых два знака, цветов три. Их называют «красным» (r), «зелёным» (g) и «синим» (b), но эти названия не имеют никакого отношения к цветам, которые мы видим в повседневной жизни. Для каждого цвета существует также антицвет: «антикрасный», «антизелёный» и «антисиний». При этом это взаимодействие совершается только при очень малых расстояниях между частицами и увеличивается с увеличением расстояния, в отличие от электромагнитного взаимодействия, которое, совершаясь практически при любом расстоянии и ослабляясь с его увеличением, имеет совсем иные характеристики.

Концепция цветов была предложена при создании квантовой хромодинамики для того, чтобы объяснить, каким образом в нуклонах могут сосуществовать кварки с одинаковыми квантовыми числами, не нарушая принципа Паули.

Кварки, из которых состоят барионы и мезоны, имеют свой цвет. Барионы состоят из трёх кварков разных цветов, наложение которых образует бесцветную, или «белую», частицу. Мезоны состоят из кварка и антикварка одинаковых цветов, точнее, цвета и антицвета, что в сумме тоже образует бесцветные частицы.

Цвета кварков (красный, зелёный, синий) в комбинации дают бесцветный барион.
Цвета антикварка (антикрасный, антизелёный, антисиний) в комбинации также дают бесцветную античастицу.

Ситуация с глюонами сложнее, цветные заряды глюонов характеризуются различными комбинациями цветов и антицветов. Всего существует 8 глюонов: 6 цветных и 2 бесцветных.

Цветные глюоны:

g_{1} = \frac{r \bar{b} + b \bar{r}}{\sqrt{2}}, g_{2} = \frac{- i (r \bar{b} - b \bar{r})}{\sqrt{2}},

g_{4} = \frac{r \bar{g} + g \bar{r}}{\sqrt{2}}, g_{5} = \frac{- i (r \bar{g} - g \bar{r})}{\sqrt{2}},

g_{6} = \frac{b \bar{g} + g \bar{b}}{\sqrt{2}}, g_{7} = \frac{- i (b \bar{g} - g \bar{b})}{\sqrt{2}} .

Бесцветные глюоны:

g_{3} = \frac{r \bar{r} - b \bar{b}}{\sqrt{2}}, g_{8} = \frac{r \bar{r} + b \bar{b} - 2 g \bar{g}}{\sqrt{6}} .

Изменение цвета

Сильное взаимодействие между кварками осуществляется путём обмена глюонами. При этом кварки меняют свой цвет. Пример такого изменения схематически изображён на рисунках:

Барион, состоящий из 3 кварков (красного, зелёного, синего), перед сменой цветов
В процессе взаимодействия кварк, на рисунке красный, излучает глюон, на рисунке красно-антизелёный, становясь при этом зелёным.
Зелёный кварк поглощает красный-антизелёный глюон и становится красным.
Анимация взаимодействия в нейтроне.