Quark

Taula de partícules elementals del model estàndard de física de partícules

Esquema d'un protó format per dos quarks amunt (u) i un quark avall (d), units per la força nuclear forta.

Esquema d'un neutró format per un quark amunt (u) i dos quarks avall (d), units per la força nuclear forta.

Un pió positiu (π⁺) és una partícula formada per un quark amunt (u) i un antiquark avall ($\overline{d}$) units per la força nuclear forta

En física de partícules, el quark és un tipus de partícula elemental i un component fonamental de la matèria. Es caracteritzen per tenir una càrrega elèctrica fraccional (+2/3, o -1/3 (-2/3, o +1/3 els antiquarks) així com tenir color, és a dir la magnitud activa en la força nuclear forta. Tots el quarks tenen un espín de ½ ћ.

Els quarks estan sotmesos a les forces gravitatòria, electromagnètica, nuclear feble i nuclear forta. Actualment hom pensa que existeixen sis tipus de quarks diferents (amunt, avall, estrany, encantat, fons i cim) més els seus respectius antiquarks.

Els quarks formen, en grups de tres, els neutrons i els protons. També es poden agrupar per parelles o en grups de cinc per a formar altres tipus de partícules. La mida d'un quark és similar a la d'un electró, que és un tipus de leptó. La major part de la matèria està formada per quarks i leptons.

Etimologia

Segons Markus Thoma Murray Gell-Mann (Premi Nobel de 1969 hauria creat la paraula quark fent referència a uns versos de James Joyce (1882-1941), inclosos a la novel·la Finnegans Wake, on es pot llegir: "Three quarks for Muster Mark". El significat d'aquesta paraula no està gens clar. Joyce podria haver convertit "quart" (un quart de litre de cervesa), en "quark", per la seva semblança fonètica, però també es podria tractar de "squawk", que significa "grall", o podria fer referència al formatge untable en porcions triangulars, que ha inspirat també les fitxes del Trivial Pursuit. Mentre Richard Feynman proposà "parton" al·ludint a Dolly Parton, la cantant de Country.

Classificació

Les sis classes de quarks (i les sis d'antiquarks) es poden dividir en tres generacions:

• primera generació, formada pels quarks amunt (u, de l'anglès "up"), avall (d, de l'anglès "down"). Són els integrants del protó (uud), i del neutró (udd), i d'altres hadrons. El protó és format per dos quarks u i un quark d, mentre que el neutró es constitueix de dos quarks d i un quark u. Aquests últims quarks s'anomenen quarks de valència. A banda d'aquestes combinacions típiques de tres quarks (anomenades barions), n'hi ha combinacions de dos quarks (mesons) i de cinc (pentaquarks).
• segona generació, formada per els quarks encantats (c de l'anglès "charm"), estrany (s de l'anglès "strange").
• tercera generació, formada pel quark cim (t de "top", o "truth"), i el quark fons (b de "bottom", o "beauty").

Els quarks tenen les següents característiques:

Aroma del quark	Massa (MeV/c2)	Càrrega elèctrica	Càrrega de color	Spin	B	Estranyesa	Encant	Bellesa	Veritat
Quark amunt o, en anglès, up, (u)	de 1,5 a 4 Nota 1	2e/3	color Nota 2	1/2	1/3	0	0	0	0
Quark avall o down (d)	de 4 a 8 Nota 1	-e/3	color Nota 2	1/2	1/3	0	0	0	0
Quark estrany, strange (s)	de 80 a 130	-e/3	color Nota 2	1/2	1/3	-1	0	0	0
Quark encantat, charm (c)	de 1.150 a 1.350	2e/3	color Nota 2	1/2	1/3	0	+1	0	0
Quark bellesa o fons, bottom (b)	de 4.100 a 4.400	-e/3	color Nota 2	1/2	1/3	0	0	-1	0
Quark veritat o cim, top (t)	uns 174.300 ± 5.100	2e/3	color Nota 2	1/2	1/3	0	0	0	+1

Nota 1: Les masses són estimades i en repós. Les estimacions de les masses dels quarks u i d són objecte de controvèrsia i encara s'investiguen. Hi ha autors que suggereixen que el quark u podria essencialment no tenir massa.

Nota 2: Cada un dels quarks pot estar en tres estats de color diferents: blau, verd o vermell. Cap d'ells pot estar carregat amb un anticolor.