O que é um Quark?
Um quark é uma minúscula partícula teórica que compõe prótons e nêutrons no núcleo atômico. Juntamente com os glúons, os quarks também compõem mais hádrons exóticos, como os mésons, que não são estáveis. É chamado de teórico porque, embora suponha que sua existência faça uma melhor teoria da física, nunca foi observado diretamente.
Juntamente com os leptons - elétrons, múons, tau e seus neutrinos e antipartículas associados - os quarks compõem toda a matéria visível no universo. São as únicas partículas fundamentais que interagem entre si através das quatro forças fundamentais: força nuclear forte, força nuclear fraca, força eletromagnética e gravidade. Uma propriedade básica dessas partículas é o confinamento - todos os quarks compõem há hádrons e nunca são necessariamente independentes. As descrições de suas propriedades físicas emergiram da cromodinâmica quântica (QCD), a teoria da força nuclear forte que mantém o núcleo atômico unido.
Como todas as outras partículas subatômicas, os quarks podem ser descritos exaustivamente por três números quânticos: spin J, paridade P e massa m. Por nunca serem isoladas, essas propriedades devem ser inferidas pela observação das partículas maiores que compõem. Existem seis tipos conhecidos: para cima, para baixo, charme, estranho, superior e inferior. Esses nomes são puramente arbitrários e não sugerem nada sobre as propriedades de cada quark.
A matéria normal que compõe a maioria do universo é composta de quarks de cima e de baixo, que são as mais leves das partículas. Um próton é composto de dois quark up e um down, enquanto um nêutron é composto de dois quark down e um up.
Os quarks têm massas variadas, medidas em GeV (giga elétron-volts) sobre a velocidade da luz ao quadrado. As partículas subatômicas são medidas em termos de energia que produzem e não em massa em gramas. O quark down é cerca de duas vezes maior que o up. O estranho é cerca de 20 vezes mais massivo que o quark. O quark de charme é cerca de 10 vezes mais maciço do que isso, seguido pelo fundo, que é cerca de três vezes maior que o anterior e, finalmente, o quark superior, que é o mais maciço de todos. O aumento da massa tende a corresponder à escassez da partícula e requer condições físicas mais exóticas para sua manifestação.
Os físicos estão à procura de matéria de quarks teorizada, uma estrutura hipotética feita de quarks contínuos conectados por glúons. Ainda não se sabe se esse tipo de matéria é fisicamente possível. Nesse caso, provavelmente seria encontrado no núcleo de estrelas extremamente compactas que ainda não entraram em colapso em um buraco negro.