fargeladning

Fargeladning er en egenskap i elementærpartikkelfysikk som tillegges kvarker. Kvarkene er byggesteiner for baryoner og mesoner. I denne sammenhengen har ikke ordet «farge» noe med vanlig optisk farge å gjøre.

Fargeladning ble innført som begrep for å forklare at baryonene Δ++, Δ og Ω, som består av henholdsvis tre u-kvarker, tre d-kvarker og tre s-kvarker, skal kunne oppfylle pauliprinsippet.

Pauliprinsippet

Pauliprinsippet sier at at i et system av fermioner (som kvarkene er et eksempel på) må alle fermionene være i ulike tilstander. I et baryon som har spinn 3/2 langs en akse, må alle de tre kvarkene ha spinnet retta langs den samme aksen (kvarkene har spinn 1/2). I baryonene Δ++, Δ og Ω, som har spinn 3/2, er derfor kvarkene i samme tilstand av spinn, og kvarktype u, d, s, (på engelsk kalt flavour). Det må derfor være en tredje egenskap som skiller dem fra hverandre, og denne egenskapen er fargeladning.

Egenskaper

Kvarkenes fargeladning kan ha tre forskjellige verdier, ofte kalt «rød», «gul» og «blå». Fysiske tilstander og partikler, som for eksempel Ωeller et proton, er «fargeløse» blandinger («hvite»).

Anti-kvarkene har anti-farge, og mesoner er satt sammen av en kvark med farge og en anti-kvark med anti-farge på en slik måte at mesonene også er «fargeløse».

Fargeladning er opphav til fargekrafta. Dette er en sterk vekselvirkning som (ved energier over ca. 1 Gev) kan beskrives ved kvanteelektrodynamikk der kvarkene vekselvirker ved utveksling av gluoner. Gluonene har både farge og antifarge, noe som gjør at gluonene kan ha 8 = (3x3 – 1) ulike fargekombinasjoner (den niende er «fargeløs» og regnes ikke med).

Historisk bakgrunn

Da Murray Gell-Mann og George Zweig uavhengige av hverandre innførte kvarker med spinn 1/2 som forklaring på det observerte spekteret av baryoner og mesoner, var det klart at en hadde et problem. Tre like kvarker skulle ifølge pauliprinsippet ikke kunne eksistere i samme tilstand, som i baryonene Δ++, Δ og Ω.

Oscar W. Greenberg nevnes ofte som oppfinneren av fargekvantetallet, men hans versjon var ikke den samme som dagens beskrivelse av farge. Flere fysikere hadde ulike løsninger på problemet, men det er sansynligvis rett å si at dagens versjon først kom i 1971, i en artikkel av Fritzsch, Gell-Mann og Leutwyler.

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg