粒子物理学中,色荷(color charge)是夸克与胶子的一种性质,在
量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD)的架构底下,与它们之间的强相互作用有关。色荷与粒子的电荷呈类比关系,但因为QCD的数学复杂性,色荷与电荷有许多技术上的不同。夸克与胶子的“颜色”与视觉上的色彩无关,而仅仅是对于一种表现上几乎不超过
原子核大小范围的性质的一项奇特名称。“颜色”这个词单纯是因为色荷有三种类形,类比于三原色;相对地,电荷就只有一种类型(但其中尚有正负之分)。
在1964年,
夸克的存在被提出不久后,马里兰大学的Oscar W. Greenberg引入了色荷这样的标记,以解释夸克如何能并存在一些
强子之中,处在几乎相同的状态却仍满足
泡利不相容原理。这概念后来证实有用。此后从1970年代,QCD开始发展,并构成
粒子物理学中标准模型的重要成份。
夸克的颜色可以下面三者中的一种:“红”、“绿”或“蓝”,而反夸克(antiquark)则为三者的“反色”(anticolors)中的一种,有时称作是“反红”(antired)、“反绿”(antigreen)及“反蓝”(antiblue),有些时候也会用
互补色──青(cyan)、洋红(magenta)及黄(
黄色)来表示。同样的模式下,胶子可说是两种颜色的混和:举例来说,红加反绿构成了此种胶子的色荷。QCD中考虑从9个可能的颜色/反色所组成的8个独特的
胶子;参见胶子以了解其理由。参见
耦合常数条目,以厘清以下的资料。
在
量子场论中,耦合常数与荷在标示上不同,但彼此相关。耦合常数设定了相互作用力的强度;举例来说,在
量子电动力学中,
精细结构常数是个耦合常数。
规范场论中的荷则与粒子在规范对称下的转换方式有关,规范对称亦即粒子在某个规范群下的群表示(
基团 表征)。举例来说,
电子有-1的电荷而
正电子有+1的电荷,暗示了规范转换(
量规 transformation)在某些方面对它们则有相反的效果。特别地说,若将局域规范转换加诸到电动力学上,则可得
其中是
光子场,而ψ是电子场,带有(上方的横杠表示是
反粒子──正电子)。既然QCD是一个非
尼尔斯·阿贝尔式的理论,则群表示及色荷的情形会更加复杂。下一段文章将会处理这个议题。
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