Kvarkstrukturer

Kvarkstrukturer är beskrivningar av hur kvarkar organiseras i hadroner och andra färgdrivna partiklar enligt kvantkromodynamiken (QCD). Kvarkarna bär färg och kan inte observeras i fri form på grund av färgladdningen; system som binds av gluoner måste vara färgneutral.

De grundläggande enheterna är baryoner, som består av tre kvarkar, och mesoner, som består av ett kvark-antikvark-par. Exempel: protonen består av två up-kvarkar och ett down (uud), neutronen av udd. Pioner består av up och anti-down (u d̄). Alla färgladdade kvarkar tillsammans bildar färgneutral struktur.

Utöver valensekvarkarna finns så kallade sea-quarks, kvark-antikvark-par som uppstår i kvantfluktuationer och bidrar till hadronernas massa och spinn. Diquarkmodeller föreslår att två kvarkar kan bilda kraftigt korrelerade substrukturer inom vissa baryoner.

Exotiska kvarkstrukturer inkluderar tetraquarker (två kvarkar och två antikvarkar) och pentaquarker (fyra kvarkar och en antikvark). Dessa tillstånd har observerats i vissa experiment, men deras interna struktur och klassificering står fortfarande under forskning.

Forskningen undersöker kvarkstrukturer med experiment som djupinelastisk spridning och spektroskopi, samt teoretiska verktyg som lattice QCD och partonfördelningar. Historien bakom kvarkmodellen började med Gell-Mann och Zweig på 1960-talet, medan QCD blev den dominerande teorin för stark interaktion på 1970-talet.