Кіріспе
Кванттық сан күшті күшпен байланысты. Түс заряды – кванттық хромодинамика (QCD) теориясындағы бөлшектердің күшті өзара әрекеттесуімен байланысты кварктар мен глюондардың қасиеті. Электр заряды сияқты, ол кварктар мен глюондардың күшті күш арқылы өзара әрекеттесуін анықтайды; бірақ, тек оң және теріс зарядтар ғана емес, сонымен қатар, әдетте қызыл, жасыл және көк деп аталатын үш «заряд» бар. Бұған қоса, қызылға қарсы, жасылға қарсы және көкке қарсы деп аталатын үш «анти-түс» бар. Электр зарядынан өзгеше, түс заряды табиғатта ешқашан жекеше байқалмайды: барлық жағдайларда қызыл, жасыл және көк (немесе қызылға қарсы, жасылға қарсы және көкке қарсы) немесе кез келген түс және оның анти-түсі «түссіз» жүйені құру үшін бірігеді. Мысалы, кез келген барионды құрайтын үш кварк әртүрлі түс зарядтарына ие, ал кез келген мезонды құрайтын екі кварк қарама-қарсы түс зарядтарына ие. Кварктар мен глюондардың «түс заряды» түстер мен зарядтың күнделікті мағыналарымен ешқандай байланысы жоқ. «Түс» термині және қызыл, жасыл және көк атаулары негізгі түстерге ұқсас болғандықтан ғана кеңінен таралды.
Color charge is a property of quarks and gluons that is related to the particles' strong interactions in the theory of quantum chromodynamics (QCD). Like electric charge, it determines how quarks and gluons interact through the strong force; however, rather than there being only positive and negative charges, there are three "charges", commonly called red, green, and blue. Additionally, there are three "anti colors", commonly called anti red, anti green, and anti blue. Unlike electric charge, color charge is never observed in nature: in all cases, red, green, and blue (or anti red, anti green, and anti blue) or any color and its anti color combine to form a "color neutral" system. For example, the three quarks making up any baryon universally have three different color charges, and the two quarks making up any meson universally have opposite color charge. The "color charge" of quarks and gluons is completely unrelated to the everyday meanings of color and charge. The term color and the labels red, green, and blue became popular simply because of the loose analogy to the primary colors.
Тарих
1964 жылы Мюррей Гелл-Манн мен Джордж Цвайг кварктердің бар екенін ұсынғаннан кейін көп ұзамай Му Ён Хан мен Йоичиро Намбу кварк толқындық функциялары антисимметриялық болатын жасырын ішкі еркіндік дәрежесін енгізді, осылайша Гелл-Манн-Цвайг кварк моделінің спин-статистикалық проблемасын шешті. Хан мен Намбу бастапқыда бұл дәрежелі еркіндікті SU(3) тобымен белгіледі, бірақ кейіннен оны «үштік модель» деп атады. Модельдің бір ерекшелігі (алғашқыда Хан мен Намбу ұнатқан) – ол бүтін зарядталған кварктерді, сондай-ақ Цвайг пен Гелл-Манн бастапқыда ұсынған бөлшек зарядталған кварктерді қабылдауға мүмкіндік берді. Біраз уақыттан кейін, 1970 жылдардың басында Гелл-Манн бірнеше конференциялық баяндамаларында үштік модельдің ішкі еркіндік дәрежесін сипаттау үшін «түс» терминін қолданды және кварктер мен глюондардың адрондар ішіндегі өзара әрекеттесуін сипаттау үшін кванттық хромодинамика (QCD) деп аталатын жаңа өріс теориясын ұсынды. Гелл-Маннның QCD-де әр кварк пен глюонның бөлшек электр заряды бар және түс дәрежесі кеңістігінде «түс заряды» деп аталатын зарядты тасиды.
Түсті зарядтардан өріс сызықтары
Электр өрісі мен электр зарядтарына ұқсас, түсті зарядтар арасындағы күшті әрекетті түс өрісі сызықтары арқылы көрсетуге болады. Дегенмен, түс өрісі сызықтары бір зарядтан екіншісіне осылай көп иілмейді, себебі оларды глюондар (1 фм шегінде) тығыз ұстап тұрады. Бұл эффект кварктерді адрон ішінде шектейді.
Қоспа тұрақтысы және заряд
Кванттық өріс теориясында, байланыс тұрақтысы мен заряд – екі түрлі, бірақ байланысты ұғымдар. Байланыс тұрақтысы өзара әрекеттесу күшінің мөлшерін анықтайды; мысалы, кванттық электродинамикада, құрылымдық тұрақты сан – байланыс тұрақтысы. Гаудж теориясындағы заряд, бөлшектің гаудж симметриясы бойынша өзгеруімен байланысты; яғни, гаудж тобы бойынша оның өкілдігімен. Мысалы, электронның заряды -1, ал позитронның заряды +1 болады, бұл гаудж түрлендірудің оларға белгілі бір жағдайда қарама-қарсы әсер ететінін білдіреді. Нақтырақ айтқанда, егер электродинамикада жергілікті гаудж түрлендіруі φ(x) қолданылса, онда (тензорлық индекс нотациясын пайдаланып) мынаны табуға болады:
мұнда – фотон өрісі, ал ψ – электрон өрісі, 1=Q = −1 (ψ үстіндегі сызық оның антибөлшегін – позитронды білдіреді). QCD Абельдік емес теория болғандықтан, өкілдіктер, демек, түс зарядтары күрделірек. Олар келесі бөлімде қарастырылады.