Fargeladning er en egenskap i elementærpartikkelfysikk som tillegges kvarker. Kvarkene er byggesteiner for baryoner og mesoner. I denne sammenheng 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 sier 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.
Kvarkenes fargeladning kan ha tre forskjellige verdier, ofte kalt «rød», «gul» og «blå». Fysiske tilstander og partikler, som for eksempel Ω– eller et proton, er «fargeløse» blandinger («hvite»).
Antikvarkene har antifarge, og mesoner er satt sammen av én kvark med farge og én antikvark med antifarge på en slik måte at mesonene også er «fargeløse».
Fargeladning er opphav til fargekrafta. Dette er en sterk vekselvirkning som (ved energier over cirka 1 gigaelektronvolt – GeV) kan beskrives ved kvantekromodynamikk der kvarkene vekselvirker ved utveksling av gluoner. Gluonene har både farge og antifarge, noe som gjør at gluonene kan ha 8 = (3 x 3 – 1) ulike fargekombinasjoner (den niende er «fargeløs» og regnes ikke med).
Da de amerikanske fysikerne 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 man hadde et problem. Tre like kvarker skulle ifølge pauliprinsippet ikke kunne eksistere i samme tilstand, som i baryonene Δ++, Δ– og Ω–.
Oscar Wallace 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 sannsynligvis rett å si at dagens versjon først kom i 1971, i en artikkel av Harald Fritzsch, Murray Gell-Mann og Heinrich Leutwyler.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.