荷 (物理)

物理學中，荷（英語：Charge）可指不同的量值，例如電磁學中的電荷，或是量子色動力學中的色荷。荷對應於對稱群中時不變的生成集，具體來說，對應於與哈密頓算符可交換的生成子。通常使用字母Q來表示荷，因此荷的不變性對應於湮滅交換子${\displaystyle [Q,H]=0}$，其中H為哈密頓算符。因此，荷與守恆的量子數有關；這些量子數即為生成子Q的本徵值q。

抽象定義

抽象地說，荷是一個我們所研究的物理系統的連續對稱性的任何生成元。當一個物理系統具有某種對稱性時，諾特定理暗示了一個守恆流的存在性。在這個流中"流動"的物質即為"荷"，荷是（局部）對稱群的生成元。這個荷有時候也被稱為諾特荷。

因此，比如說，電荷是電磁學的U(1)對稱性的生成元。它的守恆流為電流。

例子

粒子物理中引入了許多作為量子數的「荷」，其中包括標準模型中的「荷」：

• 各種夸克的色荷，負責生成量子色動力學中SU(3)的色對稱。
• 電弱交互作用的弱同位旋量子數，負責生成弱電SU(2) × U(1)對稱中SU(2)的部分。弱同位旋是一種局部對稱，其規範玻色子是W和Z玻色子。
• 電磁交互作用的電荷。