|
|
Quarks sind Elementarteilchen, aus denen Baryonen und Mesonen aufgebaut sind. Quarks tragen einen Spin von 1/2 und sind damit Fermionen. {| border="1" cellspacing="0" | Name || Symbol || El. Ladung | Masse (MeV/c²) |----- | Up || u || +2/3 || 1,5–5 |----- | Down || d || –1/3 || 17–25 |----- | Charm || c || +2/3 || 1.100–1.400 |----- | Strange || s || –1/3 || 60–170 |----- | Top || t || +2/3 || 165.000–180.000 |----- | Bottom || b || –1/3 || 4.100–4.400 |}
Zu allen Quarks existiert ein entsprechendes Antiteilchen, Antiquark genannt, mit entgegengesetzter elektrischer Ladung.
Die Elektrische Ladung der Quarks ist –1/3 oder +2/3 der Elementarladung. Die Regeln der Quantenchromodynamik (QCD) stellen sicher, dass Quarks nicht isoliert auftreten, sondern sich immer derart zu Mesonen (Quark und Antiquark) oder Baryonen (drei Quarks oder drei Antiquarks) vereinen, so dass nach außen nur ganzzahlige elektrische Ladungen sichtbar sind. In jüngster Zeit (2003) sind auch Teilchen beobachtet worden, die einen gebundenen Zustand aus fünf Quarks darstellen (vier Quarks und ein Anti-Quark). Auch solche Teilchen haben ganzzahlige Ladungen, sie können (nach ihrer so genannten Baryonenzahl) als Baryonen aufgefasst werden, oder als Verbindung von einem Baryon mit einem Meson. Hadron ist der Überbegriff für alle Elementarteilchen, die aus Quarks zusammengesetzt sind.
Neben der elektrischen Ladung besitzen Quarks auch eine Farbladung, die mit 'rot', 'grün' und 'blau' bezeichnet wird. Es gibt einen Erhaltungssatz, der besagt, dass zusammengesetzte Teilchen immer "farblos" sein müssen. Antiquarks haben die Farben 'antirot', 'antigrün' und 'antiblau'.
Als Konsequenz dieses Erhaltungssatzen können Quarks nicht alleine beobachtet werden, sondern nur zusammen mit anderen Quarks und den Teilchen der starken Wechselwirkung, die die Bindung zwischen den Quarks ausmachen. Daher sind die obigen Massen der Quarks nur ungefähre Richtwerte, innerhalb derer die Massen (wahrscheinlich!) liegen. Das Problem wiegt schwerer für die leichten Quarks.
Im Rahmen einer "Thermodynamik der QCD" wird für Quarks ein Zustand vorausgesagt, in welchen sich die Quarks wie quasi-freie Teilchen verhalten, das Quark-Gluon-Plasma. Der zugehörige Phasenübergang wird bei einer Temperatur, die einer Energie von 200 MeV entspricht und der ein- bis dreifachen Dichte von Atomkernen erwartet. Eine direkte Beobachtung des Quark-Gluon-Plasmas ist bisher nicht möglich; Experimente am CERN und BNL liefern jedoch Indizien für dessen Existenz.
Der Name Quark entstammt dem (Nonsens-)Satz "three quarks for Master Mark" in James Joyces "Finnegan's Wake".