Co je to Quark?

Kvark je malá teoretická částice, která tvoří atomy a neutrony v atomovém jádru. Spolu s gluony tvoří kvarky také exotičtější hadrony, jako jsou mesony, které nejsou stabilní. Nazývá se to teoretické, protože ačkoli předpokládá svou existenci lepší fyzikální teorii, nikdy nebyla přímo pozorována.

Spolu s leptony - elektrony, miony, tau a související neutrina a antičástice - tvoří kvarky veškerou viditelnou hmotu ve vesmíru. Jsou to jediné základní částice, které spolu interagují prostřednictvím všech čtyř základních sil: silná jaderná síla, slabá jaderná síla, elektromagnetická síla a gravitace. Základní vlastností těchto částic je uvěznění - všechny kvarky tvoří hadrony a nemusí být vždy nezávislé. Popis jejich fyzikálních vlastností vycházel z kvantové chromodynamiky (QCD), teorie silné jaderné síly, která drží atomové jádro pohromadě.

Stejně jako všechny ostatní subatomické částice mohou být kvarky vyčerpávajícím způsobem popsány třemi kvantovými čísly: rotace J, parita P a hmotnost m. Protože nejsou nikdy izolovány, musí být tyto vlastnosti odvozeny pozorováním větších částic, které tvoří. Existuje šest známých typů: nahoru, dolů, kouzlo, podivné, horní a dolní. Tato jména jsou čistě libovolná a nenaznačují nic o vlastnostech každého kvarku.

Normální hmota, která tvoří většinu vesmíru, je tvořena kvarky nahoru a dolů, které jsou nejlehčí částicí. Proton je vyroben ze dvou kvarků nahoru a dolů, zatímco neutron je vyroben ze dvou kvarků dolů a jednoho nahoru.

Kvarky mají různé hmotnosti, které se měří v GeV (giga-elektronvolty) nad rychlostí světla na druhou. Subatomické částice se měří spíše podle energie, kterou produkují, než podle hmotnosti v gramech. Downův kvark je asi dvakrát tak masivní než up. Podivný je asi 20krát tak masivní jako dolní kvark. Kouzelný kvark je asi 10krát tak masivní, že následuje dno, které je asi třikrát tak masivní jako poslední, a konečně top kvark, který je nejhmotnější ze všech. Zvyšující se hmota má sklon odpovídat nedostatku částice a vyžaduje pro její projev exotičtější fyzikální podmínky.

Fyzici hledají teoretickou hmotu kvarků, hypotetickou mříž z nepřetržitých kvarků spojených gluony. Dosud není známo, zda je tento druh hmoty fyzicky možný. Pokud ano, pravděpodobně by se našlo v jádru extrémně kompaktních hvězd, které se dosud nerozpadly do černé díry.