Quark
Phân loại

Xem thêm: Mô hình chuẩn
Mô hình chuẩn là một mô hình lý thuyết miêu tả mọi hạt cơ bản được biết đến hiện nay, cũng như về hạt chưa quan sát được,  boson Higgs. Mô hình này gồm sáu hương quark, tên gọi là (q), quark lên (u), quark xuống (d), quark duyên (c), quark lạ (s), quark đỉnh (t), và quark đáy (b). Phản hạt của quark được gọi là phản quark, và được ký hiệu bởi dấu gạch ngang bên trên cho mỗi quark tương ứng, như u cho phản quark trên (u). Nói chung đối với phản vật chất, các phản quark có cùng khối lượng, thời gian sống trung bình, spin tương ứng với quark của nó, nhưng có điện tích và các tích khác có dấu ngược lại.
Các quark là những hạt có spin-1⁄2, hàm ý rằng chúng là các hạt fermion tuân theo định luật thống kê spin. Chúng cũng tuân theo nguyên lý loại trừ Pauli, nói rằng không có 2 fermion nào có thể đồng thời chiếm cùng một trạng thái lượng tử. Điều này ngược hẳn với các hạt boson (các hạt với spin nguyên), bất kì số lượng hạt nào cũng có thể chiếm cùng một trạng thái. Không giống như các lepton, các quark có một đặc tính là màu tích, làm cho chúng tham gia vào tương tác mạnh. Kết quả của lực hút giữa các quark khác nhau hình thành lên các hạt tổ hợp gọi là các hadron (xem "Tương tác mạnh và màu tích bên dưới).
Các quark xác định lên các số lượng tử của các hadron được gọi là các quark hóa trị; ngoài điều này, bất kì một hadron có thể chứa một số vô hạn các hạt ảo (hay biển) quark, phản quark, và các gluon không ảnh hưởng đến số lượng tử của các hadron. Có hai họ hadron: baryon, với ba quark hóa trị; và meson, với một quark và một phản quark hóa trị.. Những baryon hay gặp nhất là proton và neutron, các viên gạch của hạt nhân nguyên tử. Có rất nhiều hadron đã được biết đến (xem danh sách các baryon và danh sách các meson), hầu hết chúng khác nhau là do thành phần các quark và các tính chất của quark trong các hạt này. Sự tồn tại của các hadron "ngoại lai" với nhiều hơn các quark hóa trị, như các tetraquark (qqqq) và các pentaquark (qqqqq), đã được phỏng đoán nhưng vẫn chưa được chứng minh.
Các fermion cơ bản được nhóm lại thành ba thế hệ, mỗi thế hệ bao gồm hai lepton và hai quark. Thế hệ đầu tiên bao gồm quark lên u và quark xuống d, thế hệ thứ hai gồm quark lạ s và quark duyên c, và thế hệ thứ ba gồm quark đỉnh t và quark đáy b. Tất cả những tìm kiếm cho thế hệ thứ tư gồm các quark và những fermion cơ bản khác đều đã thất bại, và có một chứng cứ gián tiếp mạnh cho thấy không thể tồn tại nhiều hơn ba thế hệ. Các hạt trong thế hệ cao hơn thường có khối lượng lớn hơn và ít ổn định hơn, làm cho chúng phân rã thành các hạt ở thế hệ thấp hơn do tác động của các tương tác yếu. Chỉ có thế hệ thứ nhất (các quark u và d) là thường gặp trong tự nhiên. Các quark nặng hơn chỉ có thể được tạo ra trong các va chạm năng lượng cao (như trong quá trình va chạm của các tia vũ trụ), và phân rã rất nhanh; tuy nhiên, chúng được nghĩ là đã có mặt trong một thời gian rất ngắn sau Big Bang, khi vũ trụ trong trạng thái rất nóng và đậm đặc (kỉ nguyên quark). Những nghiên cứu về những quark nặng hơn được thực hiện trong các điều kiện nhân tạo, như trong các máy gia tốc hạt.
Có điện tích, khối lượng, màu tích, và hương, các quark là các hạt cơ bản duy nhất được biết đến có tham gia vào cả bốn tương tác cơ bản của vật lý học hiện nay: tương tác điện từ, tương tác hấp dẫn, tương tác mạnh và tương tác yếu. Tuy nhiên, tương tác hấp dẫn là quá nhỏ trong thang đo hạt hạ nguyên tử, và nó không được miêu tả trong Mô hình chuẩn.
Xem bảng các tính chất bên dưới để có tổng quan hoàn thiện về tính chất của sáu vị quark.