Quarks

Quark, na física de partículas, é um dos dois elementos básicos que constituem a matéria (o outro é o lépton) e é a única, entre as partículas, que interage através de todas as quatro forças fundamentais. O quark é um férmion fundamental com carga hadrónica ou cor. Não se observaram ainda quarks em estado livre. Segundo o Modelo Padrão, os quarks ocorrem em seis tipos na natureza: "top", "bottom", "charm", "strange", "up" e "down". Os dois últimos formam os prótons e nêutrons, enquanto os quatro primeiros são formados em hádrons instáveis em aceleradores de partículas.

Os quarks têm uma unidade de carga hadrônica, que aparece em três tipos distintos (cores). O campo hadrônico é também chamado de força nuclear forte. A teoria que estuda a dinâmica de quarks e das cargas hadrônicas (mediadas pelos glúons) é chamada Cromodinâmica Quântica. Segundo a Cromodinâmica Quântica, os quarks podem formar estados ligados aos pares e às trincas. Os pares de quarks são chamados mésons e as trincas bárions. O próton é uma trinca de quarks, formado por dois quarks "up" e um quark "down". O nêutron é outro estado ligado de três quarks, dois deles "down" e um "up".

Os quarks têm carga elétrica -1/3 ou 2/3, em que a unidade é a carga do elétron. Antipartículas dos quarks têm carga oposta. Os quarks também interagem com a força nuclear fraca, a qual transmuta tipos distintos de quarks. Por exemplo, o quark tipo "down" pode mudar para um quark tipo "up" pela emissão de um bóson vetorial massivo, que transporta a força nuclear fraca. Tal mecanismo está por trás da desintegração do nêutron.

Apesar de não serem observados em estado livre, a massa dos quarks pode ser inferida dos hádrons e mésons observados. Sabe-se que os quarks "up" e "down" tem massa comparável com a do eléctron, enquanto o quark "top" tem uma massa cerca de 200 vezes maior que a do próton.

A propriedade mais importante dos quarks é chamada de confinamento. É um fato experimental que os quarks individuais não são vistos — Eles estão sempre confinados ao interior dos hádrons, partículas subatômicas como os prótons, nêutrons, e méson. Esperava-se que esta propriedade fundamental surgisse da moderna teoria das interações forte, chamada de cromodinâmica quântica (QCD). Embora não exista nenhuma derivação matemática de confinamento na QCD, é fácil mostrar isto usando a teoria grade gauge.