色荷(しきか)は、強い相互作用を記述する量子色力学に関連するチャージである。 カラーチャージ: Color charge)、或いは単にカラーとも呼ばれる。 強い相互作用を受けるクォークと強い相互作用を媒介するグルーオンがカラーを持つ。1960年代にクォークの持つ自由度としてのカラーチャージの導入を同時期にオスカー・W・グリーンバーグ英語版[1]韓茂栄朝鮮語版英語版南部陽一郎[2]宮本米二堀尚一が独立して提唱。

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概要編集

クォーク間に働く強い相互作用を記述する量子色力学はゲージ群 SU(3)c に基づくヤン=ミルズ理論である。 このゲージ群の表現がカラーチャージである。

クォークは SU(3)c の3次元の基本表現であり、象徴的に光の三原色と対応付けられている。クォークの反粒子である反クォークはクォークと逆の性質をもち、それぞれの補色(反赤、反緑、反青)と対応付けられる。 もちろんこれを「カラー」と称するのは SU(3) の表現論の特徴と光の三原色の性質との連想による命名であり、現実に存在する色とは全く関係無い[3]

電荷の場合は+と-が引き合って安定となるが、カラーは赤、緑、青の3色の混色、もしくは補色との混色で白色となったときに安定になる。クォークから構成されるハドロンは、色荷がかならず無色になっている。これをカラーの閉じ込めという。 クォーク3つで構成されるバリオンは赤、緑、青の3色の混色に、クォークと反クォークで構成されるメソンは色と補色の混色に対応している。

ハドロンの内部構造として1964年にゲルマンによってクォークモデルが提唱されたが、オメガ粒子は3つのストレンジクォークから構成され、パウリの排他原理からこの状態は存在しない。これを回避する為にクォークの新たな自由度としてカラーが導入された。 パイ中間子の崩壊の実験や、ドレル比を説明する為にはカラーの自由度は3となる。

脚注編集

  1. ^ O. W. Greenberg “Spin and Unitary-Spin Independence in a Paraquark Model of Baryons and Mesons” Physical Review Letters 13 (1964) 598-602
  2. ^ “Three-Triplet Model with Double SU(3) Symmetry”. Physical Review 139: B1006. (1965). doi:10.1103/PhysRev.139.B1006. 
  3. ^ 現実に存在する色は、ヒトという器官で感知できる可視光線の波長に由来する。原色が3であるのは、ヒトの目の網膜錐体細胞が3タイプ存在する事に由来するのであり、純粋な物理学上の法則に由来する訳ではない。なお、認識できる原色の数が3に満たない人も一定数いるほか、ヒト以外の動物に目を向けると原色の数は完全にまちまちである。

参考文献編集

  • 南部陽一郎、他 『大学院素粒子物理1』講談社、1997年。ISBN 4-06-153224-3 

外部リンク編集