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색 전하

쿼크와 글루온은 색 전하 입자이다. 전기적인 차지를 띤 입자들이 전자기적 상호작용에서 광자를 서로 교환하며 상호 작용을 하는것과 같이 색 전하로 된 입자들은 강력의 상호작용에서 글루온을 서로 교환한다. 두 쿼크가 서로에 가까이 있을때 이들은 글루온을 서로 교환하며 쿼크들을 결합시키는 매우 강한 색력장(color force field)를 만든다. 이 역장(force field)은 쿼크들이 서로 멀어질 때 더욱 강해진다. 쿼크는 다른 쿼크과 글루온을 교환할 때 색 전하가 일정하게 변한다.

색 전하는 어떻게 작용될까?

세 가지 색 전하가 있으며 또한 상응하는 반(Anti-)색 전하(보색)가 있다. 각각의 쿼크는 이 세가지 중 한개의 색 전하를 가지다. 또한 각각의 반쿼크들은 세가지 중 한가지의 반색 전하를 가진다. 마치 빛의 영역에서 빨강, 녹색, 파랑을 혼합하면 백색광이 되듯이 바리온에서는 빨강, 녹색, 파랑 색 전하로 구성되어 있어 색 중성을 띤다. 그리고 반바리온에서는 반빨강, 반녹색, 반블루로 구성되어 색 중성을 띤다. 메존 또한 색 중성인데, 빨강과 반빨강같은 조합을 가지게된다.

글루온을 방출하거나 흡수할 때는 항상 색이 변하고 전체 색의 수는 보존되기 때문에, 글루온은 색 전하와 반색 전하를 운반한다고 생각할 수 있다. 색과 반색 사이의 조합이 9가지 형태로 가능하기 때문에 우리는 글루온 전하가 9 종류 있을 거라고 생각하기 쉽지만, 수학적으로는 8가지의 조합만이 가능하다.

주의할 점:

색 전하는 정말로 그 색깔(광학적으로)을 가진다는 것을 뜻하지는 않는다. 이 표현은 단지 물리학자들이 하드론 내부의 쿼크에 대해, 그동안 연구해왔던 것을 설명하기 위해 도입한, 수학적 시스템에 대한 편리한 작명법일 뿐이다.