色量子數

色量子數（colour quantum number）是夸克所具有的一種量子數。與普通視覺上的“顏色”一詞完全無關，不表示夸克帶有真實的色彩。

基本介紹

• 中文名：色量子數
• 外文名：colour quantum number
• 簡單定義：夸克所具有的一種量子數

理論詮釋

組成強子的夸克具有ħ /2自旋角動量，根據量子力學基本定理，它們應服從費米-狄拉克統計及泡利不相容原理。但20世紀60年代末所使用的夸克組成重子的波函式是全對稱的，可能違背這個原理。解決這個困難的基本思想是考慮每一種夸克（見味量子數）有三種不同狀態，它們的唯一差別是在一個附加的性質方面不同，這種附加性質後來被稱為色，三種不同狀態對應於三種不同的色。這樣重子中的夸克即使其他量子數完全相同，色量子數卻不同，自旋與統計就不再有矛盾。

實驗證實

色自由度使夸克的種數擴大了三倍，但沒增加重子和介子的數目，因為夸克組成強子的規則要保證強子無色 ，以符合迄今的實驗事實。夸克數目擴大三倍至少已有兩個實驗證據：一個是中性介子衰變到兩個光子的衰變率計算值比沒有色的夸克模型大三倍，與實驗符合；另一個是理論預言正負電子對湮沒中的重子和介子產生的總截面也要放大三倍，後來為能量在2—3吉電子伏之間的實驗結果所證實，這是夸克有色量子數的間接證明。

色量子數守恆

1973年開始建立的量子色動力學理論，認為夸克之間存在一種與色對稱性有關的相互作用，它使強子中的夸克互相吸引而束縛在一起，表現為強子間的強相互作用。
強相互作用過程中，色量子數守恆。電磁相互作用、弱相互作用與色對稱性無關。電磁相互作用和弱相互作用過程中，色量子數也守恆。