色荷

粒子物理学中，色荷（英语：color charge）是夸克与胶子的一种性质，在量子色动力学（QCD）的架构底下，与它们之间的强相互作用有关。色荷与粒子的电荷呈类比关系，但因为QCD的数学复杂性，色荷与电荷有许多技术上的不同。夸克与胶子的“颜色”与视觉上的色彩无关，而仅仅是对于一种表现上几乎不超过原子核大小范围的性质的一项奇特名称。“颜色”这个词单纯是因为色荷有三种类形，类比于三原色；相对地，电荷就只有一种类型（但其中尚有正负之分）。

1964年，夸克的存在被提出之后不久，奥斯卡·格林柏格（Oscar Greenberg）引入了色荷的概念，试图解释几个夸克如何能够共同组成强子，处于在其它方面完全相同的状态但却仍满足泡利不相容原理。这概念后来证实有用并且成为夸克模型的一部分。此后从1970年代，QCD开始发展，并构成粒子物理学中标准模型的重要成分。

红、绿、蓝

夸克的颜色可以下面三者中的一种：“红”、“绿”或“蓝”，而反夸克（antiquark）则为三者的“反色”（anticolors）中的一种，有时称作是“反红”（antired）、“反绿”（antigreen）及“反蓝”（antiblue），有些时候也会用互补色──青（cyan）、洋红（magenta）及黄（yellow）来表示。同样的模式下，胶子可说是两种颜色的混和：举例来说，红加反绿构成了此种胶子的色荷。QCD中考虑从9个可能的颜色／反色所组成的8个独特的胶子；参见胶子以了解其理由。参见耦合常数条目，以厘清以下的资料。

耦合常数与色荷

在量子场论中，耦合常数与荷在标示上不同，但彼此相关。耦合常数设定了相互作用力的强度；举例来说，在量子电动力学中，精细结构常数是个耦合常数。规范场论中的荷则与粒子在规范对称下的转换方式有关，规范对称亦即粒子在某个规范群下的群表示（group representation）。举例来说，电子有-1的电荷而正子有+1的电荷，暗示了规范转换（gauge transformation）在某些方面对它们则有相反的效果。特别地说，若将局域规范转换$\phi (x)\,$加诸到电动力学上，则可得

$A_{\mu }\to A_{\mu }+\partial _{\mu }\phi (x)$ ， $\psi \to \exp[iQ\phi (x)]\psi$ 及 ${\overline {\psi }}\to \exp[-iQ\phi (x)]{\overline {\psi }}$

其中$A_{\mu }$是光子场，而$\psi$是电子场，带有$Q=-1$（$\psi$上方的横杠表示是反粒子——正子）。既然QCD是一个非阿贝尔式的理论，则群表示及色荷的情形会更加复杂。下一段文章将会处理这个议题。

相关条目

• 量子色动力学以及粒子物理学之标准模型
• SU(3)规范场论
• 强子、夸克与胶子

参考文献

• Howard Georgi, Lie algebras in particle physics, (1999) Perseus Books Group, ISBN 0-7382-0233-9.
• David J. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, (1987) John Wiley & Sons, New York ISBN 0-471-60386-4
• J. Richard Christman, Color and Charm, (2001) Project PHYSNET （页面存档备份，存于互联网档案馆） document MISN-0-283.