Kuarklar

Kuarklar, Standart Modelin temel parçacıklarından biri olarak kabul edilen ve proton ile nötron gibi hadronların yapı taşlarını oluşturan temel öğelerdir. Kuarklar, güçlü çekirdek kuvvetinin taşıyıcısı olan renk yüküne sahiptir ve serbest halde gözlemlenemezler; confinement ilkesine göre yalnızca renk nötr birleşimler halinde bulunurlar. Altı kuark türü vardır: yukarı (up), aşağı (down), charm, garip (strange), üst (top) ve alt (bottom). Her kuarkın elektrik yükü +2/3e veya -1/3e’dir; kuarklar yarı-yoğun spin 1/2 parçacıklar olarak kabul edilir.

Kuarklar, kuark-antikuark çiftleri veya üç kuarktan oluşan birleşimler halinde hadronları oluştururlar. Üç kuarktan oluşanlar baryonlar (örneğin proton ve nötron), kuark-antikuark çiftlerinden oluşanlar ise mesonlar olarak adlandırılır. Kuarklar arasındaki renk etkileşimini tanımlayan kuantum kromodinamiği (QCD), güçlü kuvvetin temel teorisidir. Renkli parçacıklar, birleşince renk nötr bir yapı meydana getirirler.

Top kuarkı çok kısa ömürlü olduğundan serbest halde gözlemlenmez; çoğu zaman bozulur. Bu, kuarkların confinement nedeniyle gözlemlenemez olmasının pratik bir sonucudur.

Tarihsel olarak, kuark kavramı 1964 yılında Murray Gell-Mann ile George Zweig tarafından öne sürüldü. SLAC laboratuvarında gerçekleştirilen derin inelastik saçılma deneyleri, kuarkların varlığına dair önemli kanıtlar sundu. Günümüzde kuarklar, Standart Modelin güçlü, zayıf ve elektromanyetik etkileşimlerinin temel bileşenleri olarak merkezi bir rol oynar ve hadron kütlelerinin büyük kısmı kuarkların kendisinden ziyade QCD enerjisinden kaynaklanır. Araştırmalar, lattice QCD ve yüksek enerjili deneylerle devam etmektedir.