کوارک
طبقه‌بندی

مدل استاندارد، چارچوب نظری توصیفگر همه ذرات بنیادی شناخته شده کنونی است. این مدل شامل ۶ مزه از کوارک‌ها با نام‌های بالا (u), پایین (d), افسون (c), شگفت (s), سر (t)، و ته (b) است.
پادذره‌های کوارک‌ها را پادکوارک می‌نامند که نماد آن‌ها شبیه نماد کوارک متناظرشان است با این تفاوت که یک خط بالای آن قرار می‌گیرد؛ مثلاً کوارک بالا با u و پادکوارک بالا با u نمایش داده می‌شوند. همان‌گونه که در مورد پادماده‌ها معمول است، پادکوارک‌ها از نظر میانگین طول عمر و اسپین و جرم با کوارک متناظرشان یکسان هستند، اما بار الکتریکی و بارهای دیگرشان علامت مخالف هم دارند.
کوارک‌ها ذرات اسپین-۱⁄۲ هستند و در نتیجه بنا بر نظریه اسپین-آمار، فرمیون هستند. کوارک‌ها مشمول اصل طرد پاولی نیز می‌شوند که بیان می‌کند که هیچ دو فرمیون یکسانی نمی‌توانند هم‌زمان با هم یک حالت کوانتومی را اشغال کنند. این بر خلاف بوزون‌ها (ذراتی با اسپین عدد صحیح) است که هر تعدادی از آن‌ها می‌توانند در یک حالت باشند. بر خلاف لپتون‌ها کوارک‌ها دارای بار رنگ هستند که باعث می‌شود با نیروی هسته‌ای قوی برهمکنش داشته باشند. نیروی جاذبه‌ای که از این طریق میان کوارک‌های مختلف ایجاد می‌شود، باعث به‌وجود آمدن ذرات مرکبی مانند هادرونها می‌شود.
کوارک‌هایی که اعداد کوانتومی هادرون‌ها را تعیین می‌کنند، کوارک‌های ظرفیت نامیده می‌شوند. علاوه بر این کوارک‌ها هر هادرونی می‌تواند تعداد نامحدودی کوارک، پادکوارک و گلوئون مجازی داشته‌باشد که روی عدد کوانتومی‌اش تأثیری ندارند.
دو خانواده از هادرون‌ها وجود دارد: باریون‌ها که سه کوارک ظرفیت دارند و مزون‌ها با یک کوارک ظرفیت و یک پادکوارک.
رایج‌ترین باریون‌ها پروتون و نوترون هستند که هسته اتم را می‌سازند.
شمار زیادی از هادرون‌ها شناخته شده‌اند (فهرست باریون‌ها و فهرست مزون‌ها را ببینید). تفاوت بیشتر آن‌ها در محتوای کوارک آن‌ها و ویژگی‌هایی است که کوارک‌های تشکیل‌دهنده به آن‌ها می‌بخشند. وجود هادرون‌های غیرعادی با تعداد کوارک‌های ظرفیت بالاتر مانند تتراکوارکها و پنتاکوارکها مطرح شده
اما اثبات نشده‌است،
اما در ۲۲ تیر ۱۳۹۴، گروه آزمایش زیبایی برخورد دهنده هادرونی بزرگ در سرن نتایجی را گزارش نمود که با حالت‌های پنتاکوارک همخوانی داشت.
فرمیونهای بنیادی به سه نسل تقسیم می‌شوند که هر نسل شامل دو لپتون و دو کوارک است. نخستین نسل شامل کوارک‌های بالا و پایین است، دومین نسل کوارک‌های شگفت و افسون و سومین نسل کوارک‌های سر و ته می‌شود. تمام جستجوها برای نسل چهارم فرمیون‌ها با شکست روبه‌رو شده‌است.
و شواهد غیرمستقیم محکمی وجود دارد که بیشتر از سه نسل فرمیون وجود ندارد.
ذرات نسلهای بالاتر معمولاً جرم بیشتر و پایداری کمتری دارند که باعث می‌شود که توسط نیروی هسته‌ای ضعیف به ذرات نسل پایین‌تر واپاشی شوند. تنها کوارک‌های نسل اول یعنی بالاو پایین به‌طور عمومی در طبیعت وجود دارند. کوارک‌های سنگین‌تر ممکن است در برخوردهای پرانرژی (مانند آنهایی که شامل پرتوهای کیهانی هستند) و به سرعت واپاشی می‌شوند. هرچند که گمان می‌رود که در نخستین کسرهای ثانیه پس از مه‌بانگ، وقتی جهان در وضعیت بسیار چگال و داغ (دوره کوارک) بود، وجود داشته‌اند. مطالعات مربوط به کوارکهای سنگین‌تر تحت شرایط ساختگی مانند شتاب‌دهنده‌های ذرات انجام می‌شود.
با داشتن بار الکتریکی، جرم، بار رنگ و مزه، کوارک‌ها تنها ذرات بنیادی هستند که با هر چهار نیروی بنیادی برهمکنش دارند: الکترومغناطیس، گرانش، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف. گرانش ضعیف‌تر از آن است که نقش مهمی در برهمکنشهای ذرات منفرد داشته‌باشد، مگر در حدود بالای انرژی (انرژی پلانک) و مقیاسهای فاصله (فاصله پلانک). هرچند که هیچ نظریه گرانش کوانتومی موفقی موجود نیست. مدل استاندارد گرانش را توصیف نمی‌کند.