Kwarki są cząstkami, które obok leptonów są obecnie uważane za najbardziej elementarne składniki materii. Z kwarków zbudowane są wszystkie hadrony, przy czym mezony składają się z dwóch kwarków, a bariony z trzech. Jak dotąd nie udało się zaobserwować pojedynczego kwarka, gdyż oddziaływanie silne, któremu one podlegają ma taką właściwość, że jego wartość wzrasta wraz ze wzrostem odległości pomiędzy cząstkami. Im bardziej chcemy oddalić kwarki od siebie, tym mocniej się one przyciągają.
Kwarki należą do grupy fermionów, co oznacza, że podlegają one statystyce Fermiego-Diraca i opisane są przez połówkowe wartości magnetycznej spinowej liczby kwantowej. Model Standardowy wyróżnia sześć kwarków oraz odpowiadających im sześć antykwarków. Cząstki te tworzą tzw. trzy pokolenia, których nazwy i podstawowe parametry zabrano w poniższej tabeli.
|
Nazwa kwarka |
Symbol kwarka |
Ładunek |
Masa [MeV/c2] |
Symbol antycząstki |
Ładunek antycząstki |
Nr pokolenia |
|
Górny |
u |
+2/3 |
5 |
\({\overline{u} \) |
-2/3 |
1 |
|
Dolny |
d |
-1/3 |
10 |
\({\overline{d} \) |
+1/3 |
1 |
|
Powabny |
c |
+2/3 |
1500 |
\({\overline{c} \) |
-2/3 |
2 |
|
Dziwny |
s |
-1/3 |
200 |
\({\overline{s} \) |
+1/3 |
2 |
|
Szczytowy |
t |
+2/3 |
175000 |
\({\overline{t} \) |
-2/3 |
3 |
|
Denny/ Piękny |
b |
-1/3 |
4300 |
\({\overline{b} \) |
+1/3 |
3 |
Nukleony wchodzące w skład jądra atomu zbudowane są z trzech kwarków, które należą do pierwszego pokolenia. Poniżej przedstawiono schemat budowy wewnętrznej protonu i neutronu oraz odpowiadającym im antycząstkom.
Mezony zbudowane są zawsze z jednego kwarka oraz jednego antykwarka. Pion, który jest odpowiedzialny za przenoszenie oddziaływania silnego pomiędzy nukleonami składa się z kwarka górnego i antykwarka dolnego.
Rys. Struktura wewnętrzna mezonu π+.
Hipoteza istnienia kwarków została po raz pierwszy wysunięta w roku 1964 przez Gell-Manna i G. Zweiga, którzy niezależnie od siebie zauważyli, że wszystkie znane hadrony można zbudować z 12 elementarnych cząstek (6 kwarków i 6 antykwarków).