Kuark
Sınıflandırma

Standart Model, günümüz itibarıyla bilinen tüm temel parçacıkları açıklayan bir teoridir. Bu model kuarkların (q); yukarı (u), aşağı (d), tılsım (c), garip (s), üst (t) ve alt (b) olmak üzere altı çeşnisini de kapsar. Kuarkların antiparçacıklarına antikuark denir ve karşılık gelen kuarkın sembolünün üzerine çizgi eklenerek gösterilir (örneğin yukarı kuark için anti kuark u ile gösterilir). Antimaddelerin genelinde olduğu gibi, antikuarklar da kendi kuarkı ile aynı kütleye, ortalama ömre ve spine sahip olsa da elektrik yükü ve diğer yükleri ters işaretlidir.
Kuarklar, spin 1⁄2 parçacıklarıdır ve bu da onların spin-istatistik teoremine göre fermiyon olarak tanımlanmasına yol açar. Dolayısıyla aynı iki fermiyonun aynı anda aynı kuantum durumunda bulunamayacağını söyleyen Pauli dışarlama ilkesine tabiidirler. Bu aynı kuantum durumunda çoklu sayılarda bulunabilen bozonların (tam sayı spinli parçacıklar) tersidir. Leptonlardan farklı olarak kuarklar, güçlü etkileşime girmelerini sağlayan renk yüküne sahiptirler. Farklı kuarklar arasındaki etkileşim, hadronlar olarak bilinen bileşke parçacıkların oluşmasını sağlar.
Hadronların kuantum sayılarını belirleyen kuarklara değerlik kuark denir. Bununla birlikte hadronlar, kuantum sayısına etki etmeyen sonsuz sayıda sanal (veya deniz) kuark, antikuark ve gluon barındırabilir. Üç değerlik kuarklı baryonlar ve bir değerlik kuark ile bir antikuarklı mezonlar olmak üzere iki farklı hadron ailesi vardır. En yaygın görülen baryonlar, atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötrondur. Hadronların büyük bir bölümü bilinirken (baryonlar listesi ile mezonlar listesi maddelerine bakınız) bunların çoğu kuark bileşenleri ve yapıtaşını oluşturan kuarkların kazandırdığı özelliklerle ayırt edilirler. Varlıkları, kuark modelinin oluşturulmasından beri tahmin edilen daha fazla değerlik kuarka sahip egzotik hadronlar olan pentakuarklar (
q

q

q

q

q
) 2015 yılında LHCb deneyi sırasında keşfedilirken tetrakuarkların (
q

q

q

q
) varlığı henüz ispatlanamamıştır.
Temel fermiyonlar, her biri ikişer lepton ve kuarkı kapsayan üç nesilden oluşur. Birinci nesilde yukarı ve aşağı kuark, ikinci nesilde tılsım ve garip kuark, üçüncü nesilde üst ve alt kuark yer alır. Kuarkların ve diğer temel fermiyonların dördüncü nesli ile ilgili araştırmaların tamamı başarısızlıkla sonuçlanmış ve üç nesilden fazlası olmadığına dair doğrudan olmayan kanıtlar mevcuttur. Daha yüksek nesillerde yer alan parçacıkların genellikle daha büyük kütleye ve daha az kararlılığa sahip olmaları, zayıf etkileşimler vasıtasıyla bozunarak daha küçük nesilli parçacıklara dönüşmesine yol açar. Sadece birinci nesildeki (yukarı ve aşağı) kuarklar doğada yaygın olarak bulunur. Daha ağır kuarklar sadece yüksek enerjili çarpışmalarda (kozmik ışınları içerenler gibi) yaratılabilir ve hemen ardından bozunur. Ancak bu parçacıkların, evrenin daha sıcak ve yoğun fazda olduğu Büyük Patlama'dan sonraki bir saniyenin ilk kesirlerin de bulundukları düşünülür (kuark dönemi). Ağır kuarklar üzerine çalışmalar, parçacık hızlandırıcılar gibi yapay olarak yaratılmış koşullarda yürütülür.
Elektrik yükü, kütle, renk yükü ve çeşniye sahip olan kuarklar çağdaş fiziğin dört temel kuvveti olan elektromanyetizma, kütleçekim, zayıf etkileşim ve güçlü etkileşimin tamamıyla etkileştiği bilinen tek parçacık ailesidir. Ancak kütleçekim, görece daha büyük enerji (Planck enerjisi) veya daha uzun mesafe (Planck uzunluğu) görülen durumların dışında atomik skalada etkisizdir. Geçerli bir kuantum kütleçekimi teorisi var olmadığından, kütleçekim Standart Model ile açıklanamaz.