kwarki

kwarki,

fiz. cząstki elementarne (fundamentalne), składniki protonów, neutronów i in. hadronów;

spin kwarka: ℏ/2 (gdzie ℏ = h/2π, h — stała Plancka), liczba barionowa 1/3, ładunek elektryczny 2/3 lub –1/3 ładunku elementarnego; znanych jest (2004) 6 rodzajów (tzw. zapachów) kwarków: „dolne” d, s i b (o ładunku –1/3) oraz „górne” u, c i t (o ładunku 2/3); odpowiednie antykwarki mają przeciwny znak ładunku elektrycznego; podobnie do leptonów, kwarki biorą udział w oddziaływaniach elektrosłabych, które mogą przeprowadzać jedne kwarki w drugie (zmiana zapachu; np. w rozpadzie β⁻ neutronu jeden z kwarków d wchodzących w skład neutronu przekształca się w kwark u, emitując przy tym elektron i antyneutrino elektronowe). Występowanie oddziaływania silnego między kwarkami tłumaczy się właściwością kwarków, zwanym ładunkiem kolorowym lub kolorem. Oddziaływania między kwarkami obdarzonymi różnym ładunkiem kolorowym są przenoszone przez „kolorowe” gluony; oddziaływanie gluonów i kwarków opisuje się za pomocą chromodynamiki kwantowej. Wiele właściwości hadronów można wyjaśnić, korzystając z kwarkowego modelu hadronów; zakłada on, że bariony są układami 3 kwarków (antybariony — układami 3 antykwarków), a mezony — układami kwark–antykwark. Oprócz wymienionych kwarków, zwanych walencyjnymi, w hadronach występują także gluony i tzw. morze par kwark–antykwark; wszystkie te składniki hadronów nazywa się też partonami. Siły między kolorowymi ładunkami kwarków rosną ze wzrostem odległości, dlatego też próba odseparowania kwarków od siebie powoduje jedynie wzrost energii pola kolorowego między nimi; gdy energia ta przekracza pewną wartość, to może na jej koszt zostać wyprodukowana nowa para kwark–antykwark (w ten sposób są produkowane nowe hadrony). Tę niemożliwość odseparowania pojedynczego kwarka nazywa się uwięzieniem kwarka. Kwarkowy model hadronów zaproponowali 1964 M. Gell-Mann i G. Zweig; 1967–73 J. Friedman, H. Kendal i R. Taylor przeprowadzili w laboratorium Stanford Linear Accelerator Center serię eksperymentów, które potwierdziły kwarkową strukturę nukleonów. W 1995 ostatecznie uzyskano dane o istnieniu szóstego kwarka t (top) o ładunku 2/3 i masie ok. 175 GeV/c².