Ένα κουάρκ είναι ένα από τα βασικά σωματίδια στη φυσική. Συνενώνονται για να σχηματίσουν αδρόνια, όπως πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία αποτελούν συστατικά των πυρήνων των ατόμων. Η μελέτη των κουάρκ και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους μέσω της ισχυρής δύναμης ονομάζεται σωματιδιακή φυσική.
Το αντιπαρτικό ενός κουάρκ είναι το αντίκουρκ. Τα κουάρκ και τα αντίκουρκα είναι τα μόνα δύο θεμελιώδη σωματίδια που αλληλεπιδρούν μέσω όλων τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φυσικής: τη βαρύτητα, τον ηλεκτρομαγνητισμό και την ισχυρή και αδύναμες αλληλεπιδράσεις.
Κουάρκ και περιορισμοί
Ένα εκθέμα κουάρκ περιορισμός, πράγμα που σημαίνει ότι τα κουάρκ δεν παρατηρούνται ανεξάρτητα αλλά πάντοτε σε συνδυασμό με άλλα κουάρκ. Αυτό καθιστά αδύνατη την άμεση μέτρηση των ιδιοτήτων (μάζα, περιστροφή και ισοτιμία). αυτά τα χαρακτηριστικά πρέπει να συναχθούν από τα σωματίδια που αποτελούνται από αυτά.
Αυτές οι μετρήσεις υποδεικνύουν μη-ακέραιο περιστροφή (είτε +1/2 ή -1/2), έτσι είναι τα κουάρκ φερμιόνια και ακολουθήστε το Αρχή αποκλεισμού Pauli.
Στην ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ κουάρκ, ανταλλάσσουν γλουτόνια, τα οποία είναι χωρίς μάζα βοσόνια διαμετρήματος διανύσματος που φέρουν ένα ζεύγος χρωμάτων και αντιχρωματικών φορτίων. Όταν ανταλλάσσονται γλουτόνες, αλλάζει το χρώμα των κουάρκ. Αυτή η δύναμη χρώματος είναι πιο αδύναμη όταν τα κουάρκ είναι κοντά μεταξύ τους και γίνονται ισχυρότερα καθώς κινούνται.
Τα κουάρκ δεσμεύονται τόσο πολύ από τη χρωματική δύναμη ότι αν υπάρχει αρκετή ενέργεια για να τα χωρίσει, παράγεται ζεύγος quark-antiquark και δεσμεύεται με οποιοδήποτε ελεύθερο κουάρκ για να παράγει ένα hadron. Ως αποτέλεσμα, τα ελεύθερα κουάρκ δεν φαίνονται ποτέ μόνα τους.
Γεύσεις των κουάρκ
Υπάρχουν έξι γεύσεις των κουάρκ: πάνω, κάτω, παράξενο, γοητεία, κάτω και πάνω. Η γεύση του κουάρκ καθορίζει τις ιδιότητές του.
Quarks με χρέωση + (2/3)μι λέγονται up-type τα κουάρκς και εκείνα με φορτίο - (1/3)μι λέγονται down-type.
Υπάρχουν τρία γενεών των κουάρκ, με βάση τα ζεύγη αδύναμων θετικών / αρνητικών, ασθενών ισοσφινών. Τα κουάρκ πρώτης γενιάς είναι κουάρκ πάνω και κάτω, τα κουάρκ δεύτερης γενιάς είναι παράξενα και τα κουάρκ γοητείας, τα κουάρκ τρίτης γενιάς είναι κουάρκ κορυφαίου και κατώτατου.
Όλα τα κουάρκ έχουν αριθμό baryon (B = 1/3) και αριθμό lepton (L = 0). Η γεύση προσδιορίζει ορισμένες άλλες μοναδικές ιδιότητες, που περιγράφονται σε μεμονωμένες περιγραφές.
Τα κουάρκ προς τα επάνω και προς τα κάτω συνθέτουν πρωτόνια και νετρόνια, που παρατηρούνται στον πυρήνα της συνηθισμένης ύλης. Είναι τα ελαφρύτερα και πιο σταθερά. Τα βαρύτερα κουάρκ παράγονται σε συγκρούσεις υψηλής ενέργειας και γρήγορα διασπώνται σε κουάρκ πάνω και κάτω. Ένα πρωτόνιο αποτελείται από δύο πάνω κουάρκ και ένα κάτω κουάρκ. Ένα νετρόνιο αποτελείται από ένα επάνω κουάρκ και δύο κάτω κουάρκ.
Quarks πρώτης γενιάς
Αρ. Κουάρκ (σύμβολο u)
- Αδύναμος Isospin: +1/2
- Isospin (Εγώz): +1/2
- Χρέωση (αναλογία μι): +2/3
- Μάζα (σε MeV / c2): 1,5 έως 4,0
Down quark (σύμβολο ρε)
- Αδύναμος Isospin: -1/2
- Isospin (Εγώz): -1/2
- Χρέωση (αναλογία μι): -1/3
- Μάζα (σε MeV / c2): 4 έως 8
Κουάρκ δεύτερης γενιάς
Chark quark (σύμβολο ντο)
- Αδύναμος Isospin: +1/2
- Γοητεία (ντο): 1
- Χρέωση (αναλογία μι): +2/3
- Μάζα (σε MeV / c2): 1150 έως 1350
Παράξενο κουάρκ (σύμβολο μικρό)
- Αδύναμος Isospin: -1/2
- Ακεραιότητα (μικρό): -1
- Χρέωση (αναλογία μι): -1/3
- Μάζα (σε MeV / c2): 80 έως 130
Τα κουάρκ τρίτης γενιάς
Κορυφαία κουάρκ (σύμβολο t)
- Αδύναμος Isospin: +1/2
- Ορθότητα (Τ): 1
- Χρέωση (αναλογία μι): +2/3
- Μάζα (σε MeV / c2): 170200 έως 174800
Κάτω κουάρκ (σύμβολο σι)
- Αδύναμος Isospin: -1/2
- Κάτω (ΣΙ'): 1
- Χρέωση (αναλογία μι): -1/3
- Μάζα (σε MeV / c2): 4100 έως 4400