Wie beeinflusst die Quarkfarbe die Identität eines Hadrons?

Ich habe über Farben gelesen, die sich auf Quarks und Hadronen beziehen, und ich weiß, dass sie ihre Farbe aufgrund des Austauschs mit Gluonen ändern können, aber ändert eine Farbänderung die Art des Hadrons? Wird aus einem Proton ein Neutron, weil sich die Quarkfarbe ändert?

Ein Proton und ein Neutron unterscheiden sich durch mehr als die Quarkfarbe (wie Ihnen jeder Blick auf ihre Wikipedia-Artikel sagen sollte). Ich bin mir nicht sicher, was hier die Frage ist.
Nun, alle Hadronen und Mesonen sind Farb-Singlets.

Antworten (3)

Hadronen gibt es in zwei Familien: Baryonen und Mesonen. Beide bestehen aus farblosen Kombinationen von Quarks. Mesonen enthalten Paare von Farbe-Antifarbe-Quarks und Hadronen enthalten 3 Quarks unterschiedlicher Farbe, was sie in Analogie zur normalen Farbwahrnehmung weiß macht.

Sie haben Recht, dass Quark seine Farbe durch Wechselwirkung mit Gluonen ändern kann, aber die Farbe bleibt erhalten – es ist nur so, dass Gluonen ein Paar verschiedener Farb-Antifarben tragen, so dass Farblinien immer ununterbrochen sind.

Obwohl dies umständlich erscheint, ist dieses Bild durch die bei Hadronen gefundene Gruppensymmetrie gut motiviert. Außerdem erklärt es, warum nur Baryonen und Mesonen einzeln beobachtet werden und nicht Quarks und Gluonen (die nicht farblos oder weiß sind).

Die beste Illustration, die ich bisher gesehen habe, ist hier:

Abbildung der Kernkraft

(von https://physics.stackexchange.com/a/2237/119172 , siehe dort für weitere technische Erklärungen)

Seien Sie jedoch vorsichtig, da Gluonen in diesem Bild tatsächlich Farbe und Antifarbe haben, aber um zu entscheiden, welches welches ist, müssen Sie ihm eine Bewegungsrichtung zuweisen.

Hier ist es besser zu sehen, wenn die Zeiten von links nach rechts gehen:

Gluon-Doppelfarbvisualisierung

(Quelle konnte ich nicht finden)

Danke für die Erklärung, aber was genau meinst du, wenn du sagst "Die Farblinien sind immer ununterbrochen"?
Farbe muss wie viele andere Ladungen erhalten bleiben – sie kann nicht aus dem Vakuum verschwinden oder erscheinen. Diagrammatisch beschreiben wir dies durch durchgehende Linien des Ladungsflusses. Sie können auf den Diagrammen sehen, dass jede Farblinie entweder durchgehend ist oder an einem Punkt endet, an dem sie auf die jeweilige Antifarbe trifft und sie verschwindet. Dies ähnelt der Elektrodynamik, bei der ein Elektron ein ladungsloses Photon emittiert und eine durchgehende Linie hat oder auf ein Positron trifft und ihre Linien enden, wodurch wiederum Photonen emittiert werden. In diesem Fall haben wir nur 3 Farben, die auch in dem Sinne „interagieren“ können, dass Weißkombinationen bestimmte Eigenschaften haben

Nein überhaupt nicht! Die Farbe der Quarks hat keinerlei Einfluss.

Wenn Sie intro Physik studiert haben, wissen Sie, dass ein Potenzial v ( X ) ist in jeder Hinsicht identisch mit einem Potential v ( X ) + v 0 für einige konstant v 0 .

Stellen Sie sich nun zwei Wasserstoffatome vor, bei denen ich das Potential auf unendlich gesetzt habe 3  v für einen von ihnen und 4  v für die anderen. Dann sind ihre Potentiale mathematisch gesehen etwas unterschiedlich, aber in jeder denkbaren physikalischen Weise sind die beiden Systeme identisch. Wir haben nur eine Redundanz in unserer Beschreibung des Systems.

Diese Redundanz wird als Eichsymmetrie bezeichnet, und die Farbe von Quarks baut auf einer komplizierteren Eichsymmetrie auf, die als Eichsymmetrie bezeichnet wird S U ( 3 ) . Es gilt jedoch derselbe Punkt: „Die“ Farben der Quarks in einem Hadron herauszupicken ist genauso bedeutungslos wie das Festhalten des Potentials für ein Wasserstoffatom. Bestimmte Farben existieren in der Mathematik, aber nicht in der Realität.

(Für diejenigen, die Punkte sammeln, ja, ich habe ein wenig gelogen.)
Ich glaube, das ist eine zu starke Vereinfachung. Farbe ist eine Quantenzahl, die das Problem des Pauli-Ausschlusses von Quarks in Hadronen löst. Es gibt auch eine schöne und intuitive Erklärung dafür, was frei sein kann und was eingeschränkt ist. Ich denke, die Frage war genau das Missverständnis, was Quarks sind und wie starke Wechselwirkungen ablaufen, nicht die Eichsymmetrie.

Quelle: Gauge Theories of the Forces Between Elementary Particles Gerard 't Hooft Scientific American Juni 1980

Ich denke, das obige Bild mit der Beschriftung unten beantwortet die Frage am besten, zumindest für mich. Grundsätzlich emittiert das grüne Quark ein grün-antiblaues Gluon und färbt es blau. Dieses Gluon wird vom blauen Gluon absorbiert und wechselt von Blau zu Grün, wodurch die Farbsymmetrie wiederhergestellt wird und das Baryon insgesamt farblos bleibt. Und es passiert so schnell, dass keine Baryonenfarbe insgesamt beobachtet werden kann.

Quelle: "Gauge Theories of the Forces Between Elementary Particles", Gerard 't Hooft, Scientific American, Juni 1980

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