Charge de couleur

Dans la physique de particules de , la charge de couleur de est une propriété des Quarks et des Gluons qui sont liés à leurs interactions fortes dans le cadre du chromodynamics (QCD) de Quantum de . Ceci a des analogies avec la notion de la charge électrique des particules, mais en raison des complications mathématiques de QCD, il y a beaucoup de différences techniques. Le " ; color" ; des quarks et des gluons n'a rien à faire avec la perception visuelle de couleur ; en revanche, c'est un nom lunatique pour une propriété qui n'a presque aucune manifestation aux distances au-dessus de la taille d'un noyau atomique . Le " de limite ; color" ; soi-même est simplement dérivé du fait que la propriété qu'il décrit a trois aspects (analogues aux trois couleurs primaires ), par opposition au " simple ; aspect" ; de la charge électromagnétique.

Peu de temps après que l'existence des quarks était proposée la première fois en 1964, l'oscar W. Greenberg a présenté la notion de la charge de couleur pour expliquer comment les quarks pourraient coexister à l'intérieur de quelques Hadrons dans les états autrement identiques et encore satisfaire le principe d'exclusion de Pauli . Le concept s'est avéré être utile. Le chromodynamics de Quantum a été en cours de développement depuis les années 70 et constitue un ingrédient important dans le modèle standard de la physique de particules.

Rouge, vert, et bleu

On peut indiquer que la couleur d'un quark peut prendre une de trois valeurs : " ; red" ; , " ; green" ; , ou " ; blue" ; ; et qu'un antiquark peut prendre un de " trois ; anticolors" ; , parfois appelé " ; antired" ; , " ; antigreen" ; et " ; antiblue" ; (de temps en temps représenté comme cyan, magenta et jaune, respectivement). Dans la même veine il peut dire que les gluons sont des mélanges de deux couleurs : par exemple rouge-antigreen, et ceci constitue leur charge de couleur. QCD considère comme étant huit gluons des neuf combinaisons possibles de couleur/anti-couleur uniques ; voir le Gluon de pour la raison de ceci. Voir également les constantes d'accouplement de 'pour la clarification du matériel suivant.

Constante et charge de accouplement

Dans une théorie des champs de Quantum la notion d'un couplant constant et une charge sont différentes mais connexes. La constante d'accouplement place l'importance de la force de l'interaction ; par exemple, dans l'électrodynamique de Quantum de , la constante de structure fine est un couplant constant. La charge dans une théorie de mesure de doit faire avec la manière qu'une particule transforme sous la symétrie de mesure ; c., sa représentation sous le groupe de mesure. Par exemple, l'électron a la charge -1 et le positron a la charge +1, impliquant que la transformation de mesure a vis-à-vis des effets sur eux dans un certain sens. Spécifiquement, si un φ local de la transformation de mesure de (x) est appliqué dans l'électrodynamique, puis on trouve le $A_ de de \ MU \ à A_ \ mu+ \ partial_ \ MU \ phi (x)$ , ; ; $\ à \ d'exp \ psi$ ; and ; $\ overline \ livre par pouce carré \ à \ exp \ overline \ psi$ là où le $A_ \ mu$ est le gisement du photon , et le $\ psi$ est le champ d'électron avec $Q=-1$ (une barre au-dessus du $\ psi$ dénote son &mdash d'antiparticule ; le positron). Puisque QCD est une théorie abélienne du non- , les représentations, et par conséquent les frais de couleur, être plus compliqué. Ils sont traités dans la prochaine section.

Champs de Quark et de gluon et frais de couleur

Dans QCD le groupe de mesure est le non-Abélien SU de groupe (3) . L'accouplement courant de est habituellement dénoté par α_s. Chaque saveur de quark appartient à la représentation fondamentale ( 3 ) de et contient un triplet des champs ensemble dénotés par le ψ. Le champ d'antiquark appartient à la représentation conjuguée complexe ( 3^* ) de et contient également un triplet des champs. Nous peut écrire

$\ livre par pouce carré = \ commencent {} de pmatrix \ psi_1 \ \ \ psi_2 \ \ \ psi_3 \ d'extrémité {pmatrix}$ ; and ; $\ livre par pouce carré = \ commencent {} de pmatrix \ overline \ psi^*_1 \ \ \ overline \ psi^*_2 \ \ \ overline \ psi^*_3 \ extrémité {pmatrix}.$ Le gluon contient un octet de champs, appartient à la représentation ( 8 ) d'Adjoint de , et peut être écrit using les matrices de Gell-Mann de en tant que _ de $de de {\ mathbf A} \ MU = A_ \ mu^a \ lambda_a.$ Toutes autres particules appartiennent à la représentation insignifiante ( 1 ) de du SU de couleur (3) . La charge de couleur de de chacun de ces champs est entièrement spécifiée par les représentations. Les Quarks et les antiquarks ont la charge de couleur 4/3, tandis que les gluons ont la charge de couleur 8. Toutes autres particules ont la charge de couleur zéro. Mathématiquement parlant, la charge de couleur d'une particule est la valeur d'un certain opérateur de Casimir quadratique dans la représentation de la particule.

Dans la langue simple présentée précédemment, le " de trois index ; 1" ; , " ; 2" ; et " ; 3" ; dans le triplet de quark ci-dessus sont habituellement identifiés avec les trois couleurs. La langue colorée manque le point suivant. Une transformation de mesure en couleurs SU (3) peut être écrit comme ψ de ; → ; Uψ , où le U est une matrice 3X3 qui appartient au groupe SU (3). Ainsi, après transformation de mesure, les nouvelles couleurs sont des combinaisons linéaires des vieilles couleurs. En bref, la langue simplifiée présentée avant n'est pas mesure invariable.

La charge de couleur est conservée, mais la comptabilité impliquée en cela est plus compliquée que juste s'ajoutant vers le haut des frais, comme est fait en électrodynamique de quantum. Une manière simple de faire ceci est de regarder le sommet d'interaction dans QCD et de le remplacer par a discrimination raciale représentation. La signification est la suivante. Laisser ψ_i représenter le i - composant de Th d'un champ de quark (lâchement appelé le i - couleur de Th). La couleur de d'un gluon est pareillement donnée par le un qui correspond à la matrice particulière de Gell-Mann qu'il est associé à. Cette matrice a le i d'index et le j . Ce sont les étiquettes de couleur de sur le gluon. Au sommet d'interaction on a le q_i→g_ij+q_j . La couleur-ligne représentation de de dépiste ces index. La conservation de charge de couleur signifie que les extrémités de ces couleur-lignes doivent être dans l'état initial ou final, d'une manière equivalente, que ligne ne casse pas au milieu d'un diagramme.

Puisque les gluons portent la charge de couleur, deux gluons peuvent également agir l'un sur l'autre. Un sommet typique d'interaction (appelé le sommet de gluon trois) pour des gluons implique le g+g→g . Ceci est montré ici, avec sa discrimination raciale représentation. La couleur-ligne diagrammes peut être redite en termes de lois de conservation de couleur ; cependant, comme remarquable avant, ce n'est pas une langue invariable de mesure. Noter cela dans une théorie non-Abélienne typique de mesure que le boson de mesure porte la charge de la théorie, et par conséquent a des interactions de cette sorte ; par exemple, le boson du W dans la théorie d'Electroweak de . Dans la théorie d'electroweak, le W porte également la charge électrique, et par conséquent agit l'un sur l'autre avec un photon.

Voir également

Chromodynamics de Quantum de et modèle standard de la physique de particules de
SU (3) théorie de mesure de , Quarks de Hadrons et Gluons

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