Kolor

Zasada Pauliego wpływa na sposób wiązania kwarków w hadrony i generuje regularność ścieżki ośmiokrotnej. Cząstki o spinie 1/2 (elektrony, protony, neutrony, kwarki) podlegają zakazowi Pauliego, który zabrania tego, by więcej niż jedna cząstka danego rodzaju znajdowała się w stanie o tej samej energii i spinie. Co za tym idzie, w tym samym stanie kwantowym nie można umieścić dwu lub więcej kwarków o tym samym zbiorze liczb kwantowych. Aby rozwiązać ten problem Oskar Greenberg po tym, jak wprowadzono w 1964 roku model kwarkowy, wprowadził nową własność kwarków, jaką nazwano kolorem. Kolor pod wieloma względami przypomina ładunek elektryczny. Występuje jednak w trzech odmianach, aby rozróżnić stany, w których mogą występować kwarki.

Wyróżnia się trzy rodzaje ładunków kolorowych, które nazwane są: red (R), green (G) i blue (B). Każdemu z tych ładunków odpowiadają ich antykolory w antykwarkach. Każdemu ładunkowi kolorowemu i każdemu ładunkowi antykolorowemu przypisana zastaje trójka liczb według następującego schematu:

          oraz          ;

          oraz          ;

          oraz          .

Sumowanie tych trójek liczb (poziomo i pionowo) daje wynik równy zero.

Kolor generuje nowy typ oddziaływań między kwarkami. Istnieje duże podobieństwo między oddziaływaniem koloru i oddziaływaniem między ładunkami elektrycznymi. W elektrostatyce ładunki o jednakowym znaku odpychają się, a o różnym znaku się przyciągają. Jednakowe kolory także prowadzą do odpychania, a przeciwne przyciągają się do siebie. Zatem dwa kwarki niebieskie odpychają się nawzajem, natomiast kwark niebieski i antykwark antyniebieski przyciągają się do siebie. Podobnie kwark czerwony przyciąga antyczerwony oraz żółty przyciąga antyżółty. Tłumaczy to w prosty sposób istnienie mezonów, które nie niosą koloru i składają się z par kwark – antykwark.

Rys. 1. Przyciąganie koloru w mezonach. Kolor i antykolor przyciągają się i w ten sposób powstaje mezon.

Różne kolory kwarków mogą się przyciągać, ale nie tak intensywnie jak kolory w kwarku i antykolory w antykwarku. Zatem kwarki niebieski i żółty przyciągają się nawzajem, ale przyciąganie to jest najsilniejsze wtedy, gdy łączą się dodatkowo z kwarkiem czerwonym. Takie grupy trzech kwarków tworzą bariony, które zawierają trzy kwarki (antybariony zawierają trzy antykwarki), z których każdy niesie inny kolor.

Rys. 2. Przyciąganie koloru w barionach. Trzy różne kolory przyciągają się i w ten sposób powstają bariony.