kvark

Det finnes seks forskjellige kvarktyper. De kalles

• u (av engelsk up, 'isospinn opp')
• d (engelsk down, 'isospinn ned'),
• s (engelsk strange, 'sær')
• c (engelsk charm, 'sjarm')
• b (engelsk bottom, 'bunn')
• t (engelsk top, 'topp')

Av disse har u, c og t elektrisk ladning +⅔ og d, s og b har ladning –⅓ av elementærladninga. Kvarkene har baryontall lik ⅓. Alle kvarktypene har sin tilsvarende anti-kvark som betegnes med en strek over: \(\overline{u}\), \(\overline{d}\), \(\overline{s}\), \(\overline{c}\), \(\overline{b}\), \(\overline{t}\).

Egenskapen hver av de ulike kvarktypene har, kalles flavour.

De to letteste kvarktypene, u og d, er byggesteiner for protonet og nøytronet, som igjen bygger opp alle atomkjerner. De fire andre tilsvarer mer ustabil materie. Spesielt den tyngste, toppkvarken, er så ustabil at den neppe rekker å danne mesoner eller baryoner før den desintegrerer (henfaller, går i stykker). Hver av de seks kvarktypene har en annen type ladning, «farge», som kan ha tre forskjellige verdier, ofte kalt «rød», «gul» og «blå». Det må presiseres at ordet «farge» i denne sammenheng ikke har noe med vanlig optisk farge å gjøre, men kun er et tilfeldig valgt navn.

Fargeladning ble innført som begrep for å forklare at baryonene Δ⁺⁺, Δ^– og Ω^–, som består av henholdsvis tre u-kvarker, tre d-kvarker og tre s-kvarker, skal kunne oppfylle pauliprinsippet. Dette prinsippet sier at i et system av fermioner, som kvarkene er et eksempel på, må disse være i forskjellige tilstander. I et baryon som har spinn ³/₂ langs en akse, må alle de tre kvarkene ha spinnet retta langs den samme aksen. I baryonene Δ⁺⁺, Δ^– og Ω^– som har spinn ³/₂, er kvarkene i samme tilstand med hensyn til spinn og kvarktype u, d, s. Det må derfor være en tredje egenskap som skiller dem fra hverandre, nemlig fargeladning.

Fysiske tilstander og partikler, som Ω^– eller protonet, er «fargeløse» blandinger («hvite»). Fargeladning er opphav til fargekrafta (det samme som sterk vekselvirkning), som binder kvarkene sammen til baryoner og mesoner.

Kjernekreftene kan avledes av fargekreftene på tilsvarende måte som kreftene mellom atomer og molekyler kan avledes av de elektromagnetiske kreftene mellom elektroner og protoner.

Kvarkbildet som forklaring på de eksisterende baryoner og mesoner, ble foreslått i 1964 av M. Gell-Mann og George Zweig, uavhengig av hverandre.

I begynnelsen ble kvarkene av mange oppfatta bare som abstrakte hjelpestørrelser. Først i 1974, da en fant en rekke tilstander som tydelig bestod av et fermion og et antifermion (de såkalte ψ-partiklene, bygd opp av c og \( \overline{c} \)) ble det klart at kvarkene virkelig er fysiske partikler. Den tyngste, t-kvarken, ble påvist eksperimentelt først i 1995.

Frie kvarker er aldri observert, og en regner med at kreftene mellom dem blir så sterke ved store avstander at det sannsynligvis er umulig å rive løs en kvark fra et hadron.

Navnet kvark (engelsk quark) stammer fra sitatet Three quarks for muster Mark fra Finnegan's Wake av den irske forfatteren James Joyce. Quark er også betegnelse for en lyd, gjerne fra et dyr, for eksempel kra (skrik fra kråke eller ravn), kvekk (for eksempel fra frosk) eller knurr.

• elementærpartikkelfysikk
• kjernekrefter
• kvantekromodynamikk