Kvarkinnholdet

Kvarkinnholdet beskriver hvilke kvarker som finnes i et hadron og hvordan disse kvarkene fordeler seg i forhold til hverandre og til gluorer. I kvantekromodynamikk (QCD) er hadroner bundet sammen av farger og består vanligvis av to typer kvarker: valenskvarker som utgjør det grunnleggende kvantetallet, og sea-quarks (sjøkvarker) som oppstår ved gluonsplitting og bidrar til et kontinuerlig hav av kvarker og antikkvarker.

Valenskvarker bestemmer blant annet baryontallet og elektrisk ladning. Baryoner har tre valenskvarker, mens mesoner består av et kvark og et antikkvark. Ut over den enkle modellen finnes det også eksotiske tilstander som tetraquarker og pentaquarker, som inneholder flere kvarker enn de tradisjonelle valensekvarkene.

Målinger av kvarkinnholdet skjer primært gjennom dybdeinelastisk scattering (DIS) og via partonfordelingsfunksjoner (PDF-er). PDFs beskriver sannsynligheten for å finne en kvark med en gitt andel av hadronsmomentet (x) ved en energi- og skala Q^2. Generelle partonfordelingsfunksjoner (GPD-er) gir i tillegg informasjon om partikkelens romlige fordeling. Lattice QCD gir numeriske beregninger av kvarkbidragene til hadronenes masse og andre egenskaper, mens formfaktorer kobler kvarkinnhold til målbare elektriske og magnetiske egenskaper.

Eksempel: protonen består av to opp-valenskvarker og en ned-valenskvark i den grunnleggende strukturen, med bidrag fra sea-quarks som observeres ved høy energi. Kvarkinnholdet har dermed betydning for protonets spinfordeling og andre kvantiteter.

Kvarkinnholdet er sentralt for tolkning av eksperimenter i høyenergifysikk, neutrino-nukleon-interaksjoner og utviklingen av QCD-modeller.