kvark

kvark (engl. quark, naziv što ga je uveo američki fizičar Murray Gell-Mann po riječi iz Joyceova romana Bdjenje nad Finneganom), elementarna čestica, sastavnica hadrona, električnoga naboja ±e/3 ili ±2e/3, podložna jakom međudjelovanju. Sve do otkrića Ω^– čestice kvarkovima se pridjeljivalo čisto matematičko značenje. Prve naznake njihove fizikalne realnosti pojavile su se u pokusima duboko neelastičnoga raspršenja elektrona na protonima, na Stanfordskome linearnom akceleratoru čestica 1962. Opažanje raspršenja pod velikim kutovima (kakva su prije opažena u Rutherfordovim pokusima raspršenja α-čestica na listićima zlata) upućivalo je na postojanje tvrdih točkastih »jezgri« unutar protona. Slični pokusi provedeni potom neutrinskim snopovima na CERN-u nedvojbeno su potvrdili da je riječ o objektima trećinskog električnog naboja i polucijeloga spina. Za istraživanja putem duboko neelastičnih raspršenja kojima su ustanovljeni kvarkovi dodijeljena je Nobelova nagrada za fiziku 1990 Jeromeu Isaacu Friedmanu, Henryju Wayju Kendallu i Richardu Edwardu Tayloru.

Godine 1974. otkriven je c-kvark (Nobelova nagrada 1976. Burtonu Richteru i Samuelu Chaou Chungu Tingu za otkriće J/Ψ-mezona). Slijedilo je i otkriće b-kvarka (1977) i t-kvarka (1994). Time je bio zaokružen skup kvarkova koji s leptonima čine temeljne građevne blokove opažene tvari (→ fizika elementarnih čestica). Riječ je o česticama spina 1/2, koje se pojavljuju u različitim vrstama, okusima, svrstanima u obitelji ili naraštaje. Tvari koje nas okružuju građene su od gornjega i donjega kvarka (u i d, od engl. up i down) prvog naraštaja. Takav uzorak s donjim kvarkom električnoga naboja (–1/3)e i gornjim kvarkom naboja (+2/3)e ponavlja se u drugome naraštaju s kvarkovima stranog i čarobnog okusa (s i c, od engl. strange i charm) te kvarkom ljepote i istine (b i t, od engl. beauty i truth) trećega naraštaja. Svaki se od navedenih kvarkova pojavljuje u tri boje. Te se boje shvaćaju kao naboji na koje se vežu gluoni, prijenosnici jakoga međudjelovanja opisanoga kvantnom kromodinamikom.

Na maloj međusobnoj udaljenosti (manjoj od 10^–15 m) kvarkovi se gibaju kao slobodne čestice, a na većim udaljenostima djeluju iznimno velikim privlačnim silama te se zbog toga ne mogu izdvojiti iz hadrona kao zasebne čestice (→ asimptotska sloboda).

Podjela kvarkova