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Um quark é uma partícula minúscula que compõe prótons e nêutrons. Os átomos são feitos de prótons, nêutrons e elétrons. Pensava-se que todas essas três partículas eram partículas fundamentais, que não podem ser decompostas em nada menor. Após a invenção do acelerador de partículas, descobriu-se que os elétrons são partículas fundamentais, mas os nêutrons e os prótons não são. Os neutrões e prótons são compostos por quarks, que são mantidos juntos por gluões.

Seis das partículas do Modelo Standard são quarks (mostrados em roxo). Cada uma das três primeiras colunas forma uma geração de matéria.

Existem seis tipos de quarks. Os tipos são chamados sabores. Os sabores são para cima, para baixo, estranho, charme, topo, e fundo. Para cima, charme e quarks superiores têm uma carga de +2⁄3, enquanto que para baixo, estranhos e quarks inferiores têm uma carga de -1⁄3. Cada quark tem um antiquário correspondente. Os antiquarks têm uma carga oposta à dos seus quarks; o que significa que os antiquarks superiores e superiores têm uma carga de -2⁄3 e os antiquarks inferiores, estranhos e inferiores têm uma carga de +1⁄3.

Apenas os quarks superiores e inferiores são encontrados dentro de átomos de matéria normal. Dois quarks para cima e um para baixo fazem um próton (2⁄3 + 2⁄3 – 1⁄3 = +1 carga) enquanto dois quarks para baixo e um para cima fazem um neutron (2⁄3 – 1⁄3 – 1⁄3 = 0 carga). Os outros quatro sabores não são vistos naturalmente na Terra, mas podem ser feitos em aceleradores de partículas. Alguns deles também podem existir dentro das estrelas.

Quando dois ou mais quarks são mantidos juntos pela forte força nuclear, a partícula formada é chamada de hadron. Os quarks que formam o número quântico de hadrões são chamados de ‘quarks de valência’. As duas famílias de hadrões são bariões (feitos de três quarks de valência) e mésons (que são feitos de um quark e de um antiquark).

Quando os quarks são esticados cada vez mais longe, a força que os mantém juntos torna-se maior. Quando chega ao ponto em que os quarks são separados, eles formam dois conjuntos de quarks, porque a energia que é colocada na tentativa de separá-los é suficiente para formar dois novos quarks.

Uma imagem de um nêutron. O ‘u’ representa um quark para cima, e o ‘d’ representa um quark para baixo. Um nêutron é feito de três quarks, e é um baritron (um tipo de hadron). As cores representam a força da cor na teoria quântica.

A ideia (ou modelo) para quarks foi proposta pelos físicos Murray Gell-Mann e George Zweig em 1964. Outros cientistas começaram a procurar evidências de quarks, e tiveram sucesso mais tarde em 1968