Hva er en Quark?

En kvark er en bitteliten teoretisk partikkel som utgjør protoner og nøytroner i atomkjernen. Sammen med gluoner utgjør kvarker også mer eksotiske hassoner som mesoner, som ikke er stabile. Det kalles teoretisk fordi den antar at dens eksistens gir en bedre fysikkteori, men aldri har blitt observert direkte.

Sammen med leptoner - elektroner, muoner, tau og tilhørende nøytrinoer og antipartikler - utgjør kvarker all den synlige substansen i universet. De er de eneste grunnleggende partiklene som samvirker med hverandre gjennom alle de fire grunnleggende kreftene: sterk atomkraft, svak kjernekraft, elektromagnetisk kraft og tyngdekraft. En grunnleggende egenskap ved disse partiklene er innesperring - alle kvarker utgjør hadroner og er nødvendigvis aldri uavhengige. Beskrivelser av deres fysiske egenskaper kom fra kvante kromodynamikk (QCD), teorien om den sterke atomkraften som holder atomkjernen sammen.

Som alle andre subatomære partikler, kan kvarker beskrives uttømmende av tre kvantetall: spinn J, paritet P og masse m. Fordi de aldri er isolert, må disse egenskapene utledes ved å observere de større partiklene de utgjør. Det er seks kjente typer: opp, ned, sjarm, rart, topp og bunn. Disse navnene er rent vilkårlige og antyder ikke noe om hver enkelt kvarks egenskaper.

Den normale saken som utgjør majoriteten av universet er laget av opp og ned kvarker, som er de letteste av partiklene. En proton er laget av to opp og en ned kvark, mens en nøytron er laget av to ned og en opp kvark.

Kvarker har varierende masser, som måles i GeV (giga elektron-volt) over lysets hastighet. Subatomiske partikler måles med tanke på energien de produserer snarere enn masse i gram. Den nede kvarken er omtrent dobbelt så massiv som oppover. Det rare er omtrent 20 ganger så massivt som dunkvarken. Sjarmkvarken er omtrent 10 ganger så massiv som den, etterfulgt av bunnen, som er omtrent tre ganger så massiv som den siste, og til slutt toppkvarken, som er den mest massive av alle. Økende masse har en tendens til å samsvare med mangelen på partikkelen, og nødvendiggjør mer eksotiske fysiske forhold for manifestasjon.

Fysikere er på utkikk etter teoretisert kvarkmateriale, et hypotetisk gitter laget av kontinuerlige kvarker forbundet med gluoner. Det er foreløpig ikke kjent om denne typen materier er fysisk mulig. I så fall vil det sannsynligvis bli funnet i kjernen til ekstremt kompakte stjerner som ennå ikke har kollapset i et svart hull.