В предложении «В воздух поднялся большой разноцветный шар» определения ... разделяются запятой: однородные и должны; неоднородные и не должны; неоднородные и должны.

Определения большой и разноцветный относятся к одному существительному, но обозначают разные признаки: размер и цвет. Они являются неоднородными, поэтому запятая между ними не ставится.

Правильный вариант: неоднородные и не должны.

Ответ: неоднородные и не должны.