Ładunek kolorowy

Struktura cząstki omega składająca się z trzech kwarków dziwnych

Ładunek kolorowy lub częściej kolor – liczba kwantowa wprowadzona, by rozróżnić kwarki znajdujące się w tym samym stanie spinowym.

Zakaz Pauliego nie pozwala na to, aby trzy jednakowe kwarki tworzyły struktury barionowe, zatem kwarki te muszą się różnić – tę cechę różnicującą nazwano kolorem. Istnieją trzy rodzaje ładunków kolorowych: czerwony, zielony, niebieski oraz odpowiadające im „antykolory” dla antykwarków.

Ładunek kolorowy jest źródłem nowego pola, generującego nowy typ oddziaływań między kwarkami. Kwantami tego pola są gluony. Wymiana gluonów pomiędzy kwarkami w hadronie (nazywana silnym oddziaływaniem jądrowym) wiąże kwarki w nierozerwalną całość. Silne oddziaływania jądrowe mogą zachodzić na bardzo małe odległości. Efektem tego jest niestabilność jąder pierwiastków o liczbie atomowej większej od 92 (rozmiary takiego jądra są za duże, by oddziaływanie silne utrzymało go w całości). Podczas oddziaływania silnego kwarki zmieniają swój kolor poprzez wymianę gluonów, niosących ze sobą kolor i antykolor.

Ładunek kolorowy cząstek złożonych z kwarków wynosi 0. Inaczej mówiąc cząstki posiadające ładunek kolorowy nie mogą występować w przyrodzie samodzielnie. Bariony (np. proton i neutron) składają się z trzech kwarków o różnych kolorach, a mezony z kwarka, mającego określony kolor i antykwarka, mającego odpowiadający antykolor. Dzięki temu bariony i mezony są kolorowo obojętne.

Teoria oddziaływań związanych z ładunkiem kolorowym nosi nazwę chromodynamiki kwantowej.