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Un quark è una piccola particella che compone protoni e neutroni. Gli atomi sono fatti di protoni, neutroni ed elettroni. Una volta si pensava che tutti e tre fossero particelle fondamentali, che non possono essere scomposte in qualcosa di più piccolo. Dopo l’invenzione dell’acceleratore di particelle, si è scoperto che gli elettroni sono particelle fondamentali, ma neutroni e protoni no. Neutroni e protoni sono composti da quark, tenuti insieme da gluoni.

Sei delle particelle del Modello Standard sono quark (indicati in viola). Ognuna delle prime tre colonne forma una generazione di materia.

Ci sono sei tipi di quark. I tipi sono chiamati sapori. I sapori sono up, down, strange, charm, top e bottom. I quark up, charm e top hanno una carica di +2⁄3, mentre i quark down, strange e bottom hanno una carica di -1⁄3. Ogni quark ha un antiquark corrispondente. Gli antiquark hanno una carica opposta a quella dei loro quark; ciò significa che gli antiquark up, charm e top hanno una carica di -2⁄3 e che gli antiquark down, strange e bottom hanno una carica di +1⁄3.

Solo i quark up e down si trovano negli atomi della materia normale. Due quark up e uno down formano un protone (2⁄3 + 2⁄3 – 1⁄3 = +1 carica) mentre due quark down e uno up formano un neutrone (2⁄3 – 1⁄3 – 1⁄3 = 0 carica). Gli altri quattro sapori non si vedono naturalmente sulla Terra, ma possono essere prodotti negli acceleratori di particelle. Alcuni di essi possono anche esistere all’interno delle stelle.

Quando due o più quark sono tenuti insieme dalla forza nucleare forte, la particella formata è chiamata adrone. I quark che formano il numero quantico degli adroni sono chiamati “quark di valenza”. Le due famiglie di adroni sono i barioni (fatti di tre quark di valenza) e i mesoni (che sono fatti da un quark e un antiquark).

Quando i quark vengono allungati sempre più lontano, la forza che li tiene insieme diventa più grande. Quando si arriva al punto in cui i quark vengono separati, essi formano due serie di quark, perché l’energia che viene messa nel tentativo di separarli è sufficiente a formare due nuovi quark.

Un’immagine di un neutrone. La ‘u’ sta per un quark up, e la ‘d’ sta per un quark down. Un neutrone è fatto di tre quark, ed è un barione (un tipo di adrone). I colori rappresentano il colore della forza forte nella teoria quantistica.

L’idea (o modello) dei quark fu proposta dai fisici Murray Gell-Mann e George Zweig nel 1964. Altri scienziati iniziarono a cercare le prove dei quark, e ci riuscirono più tardi nel 1968

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