Просмотр кода страницы Кварк

{{Информация о частице
| цвет_фона           =
| имя                 = Кварк
| символ              = {{SubatomicParticle|Кварк}}
|изображение   = Proton quark structure.svg
|заголовок        =Протон как структура из двух u-кварков и одного d-кварка
| num_types           = 6<ref>{{cite web |url=http://elementy.ru/trefil/21196?context=20442 |title=Кварки и восьмеричный путь |access-date=2015-06-10 |archive-date=2014-12-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141218035637/http://elementy.ru/trefil/21196?context=20442 |url-status=live }}</ref> ([[d-кварк|нижний]], [[u-кварк|верхний]], [[s-кварк|странный]], [[c-кварк|очарованный]], [[b-кварк|прелестный]], [[t-кварк|истинный]])
| состав              = [[фундаментальная частица]]
| семья               = [[фермион]]
| античастица         = [[антикварк]] ({{SubatomicParticle|антикварк}})
| теоретически_обоснована = [[Гелл-Манн, Мюррей|М.&nbsp;Гелл-Манном]] и, независимо от него, [[Цвейг, Джордж|Дж.&nbsp;Цвейгом]] в [[1964 год в науке|1964 году]]<ref name="bre" />
| поколение           = есть кварки всех 3 поколений{{Переход|#Свойства кварков}}
| обнаружена          = [[Национальная ускорительная лаборатория SLAC|SLAC]] (~1968)
| взаимодействие      = [[Гравитационное взаимодействие|гравитационное]]<ref name="elementyGrav">{{cite web|url=http://elementy.ru/lib/430525|title=Удивительный мир внутри атомного ядра Вопросы после лекции|publisher=|access-date=2014-08-29|archive-date=2015-07-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20150715202155/http://elementy.ru/lib/430525|url-status=live}}</ref>,<br>[[слабое взаимодействие|слабое]], [[Сильное взаимодействие|сильное]], [[Электромагнитное взаимодействие|электромагнитное]]
| электрический_заряд = Кратен {{math|''[[Элементарный электрический заряд|e]]''/3}}{{Переход|#Свойства кварков}}
| цветовой_заряд      = r, g, b
| барионное_число     = {{math|1/3}}<ref name=FE>{{Книга:Физическая энциклопедия|2 | автор = Стрикман,  М.; Франкфурт, Л. Л.| статья = Кварки | ссылка = http://femto.com.ua/articles/part_1/1585.html | страницы = }}</ref>
| спин                = ½<ref>{{cite web |url=http://nuclphys.sinp.msu.ru/lect/l_05.pdf |title=КВАРКИ Кварковая структура адронов |access-date=2016-08-30 |archive-date=2014-08-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140808151409/http://nuclphys.sinp.msu.ru/lect/l_05.pdf |url-status=live }}</ref>
}}
'''Кварк''' — [[Фундаментальная частица|бесструктурная элементарная частица]] и фундаментальная составляющая [[Материя (физика)|материи]]. Кварки объединяются в [[Список частиц|составные частицы]], называемые [[адрон]]ами, наиболее стабильными из которых являются [[протон]]ы и [[нейтрон]]ы, компоненты [[Атомное ядро|атомных ядер]]<ref>{{Cite encyclopedia|title=Quark (subatomic particle)|url=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486323/quark|access-date=2008-06-29|archive-date=2015-05-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20150507140251/http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486323/quark|url-status=live}} {{Cite web |url=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486323/quark |title=Источник |access-date=2022-05-31 |archive-date=2015-05-07 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150507140251/http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486323/quark |url-status=unfit }}</ref>. Всё обычно наблюдаемое вещество состоит из верхних кварков, нижних кварков и [[электрон]]ов. Из-за явления, известного как [[Конфайнмент|удержание цвета]], кварки никогда не встречаются изолированно; их можно найти только в составе адронов, которые включают [[барион]]ы (такие как протоны и нейтроны) и [[мезон]]ы, или в [[Кварк-глюонная плазма|кварк-глюонной плазме]]<ref name="HyperphysicsConfinment">{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html#c6|title=Confinement of Quarks|author=R. Nave|website=[[HyperPhysics]]|publisher=[[Georgia State University]], Department of Physics and Astronomy|access-date=2008-06-29|archive-date=2020-04-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20200427164333/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html#c6|url-status=live}}</ref><ref name="HyperphysicsBagModel">{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/qbag.html#c1|title=Bag Model of Quark Confinement|author=R. Nave|website=[[HyperPhysics]]|publisher=[[Georgia State University]], Department of Physics and Astronomy|access-date=2008-06-29|archive-date=2019-05-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20190501233402/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/qbag.html#c1|url-status=live}}</ref><ref group="nb">Имеется также теоретическая возможность существования более экзотических фаз кварковой материи.</ref>. По этой причине много информации о кварках было получено из наблюдений за адронами.{{переход|Доказательства существования кварков}}

Кварки обладают различными {{iw|Внутренние и внешние свойства|внутренними|en|Intrinsic and extrinsic properties}} [[Физические свойства|свойствами]], включая [[электрический заряд]],{{переход|Электрический заряд}} [[Масса|массу]],{{переход|Масса}} [[цветовой заряд]] и [[спин]].{{переход|Таблица свойств}} Это единственные элементарные частицы в [[Стандартная модель|Стандартной модели]] [[Физика элементарных частиц|физики элементарных частиц]], которые участвуют во всех четырёх [[Фундаментальные взаимодействия|фундаментальных взаимодействиях]] ([[Электромагнетизм|электромагнитном]], [[Гравитация|гравитационном]], [[Сильное взаимодействие|сильном]]{{переход|Сильное взаимодействие и цветовой заряд}} и [[Слабое взаимодействие|слабом]]),{{переход|Слабое взаимодействие}} а также единственные известные частицы, электрические заряды которых — не [[Целое число|целые]] числа, кратные [[Элементарный электрический заряд|элементарному заряду]].{{переход|Электрический заряд}}

Существует шесть типов кварков, известных как ''[[Аромат (физика)|ароматы]]'': [[d-кварк|нижний]], [[u-кварк|верхний]], [[s-кварк|странный]], [[c-кварк|очарованный]], [[b-кварк|прелестный]], [[t-кварк|истинный]]<ref name=FE /><ref name="HyperphysicsQuark">{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html|title=Quarks|author=R. Nave|website=[[HyperPhysics]]|publisher=[[Georgia State University]], Department of Physics and Astronomy|access-date=2008-06-29|archive-date=2020-04-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20200427164333/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html|url-status=live}}</ref>. У верхних и нижних кварков самые малые [[Масса|массы]] среди всех кварков. Более тяжёлые кварки быстро превращаются в верхние и нижние кварки в процессе {{iw|распад частиц|распада частиц|en|Particle decay}}: перехода из состояния с большей массой в состояние с меньшей массой. Из-за этого верхние и нижние кварки, как правило, стабильны и наиболее распространены во [[Вселенная|Вселенной]], в то время как странные, очарованные, прелестные и истинные кварки могут образовываться только в столкновениях с [[Физика элементарных частиц|высокой энергией]] частиц (например, с участием [[Космические лучи|космических лучей]] и в [[Ускоритель заряженных частиц|ускорителях частиц]]). Для каждого аромата кварка существует соответствующий тип [[античастицы]], известный как '''антикварк''', который отличается от кварка только тем, что некоторые его свойства (например, электрический заряд) имеют [[Противоположное число|одинаковую величину, но противоположный знак]].{{переход|Классификация}}

[[Кварковая модель]] была независимо предложена физиками [[Гелл-Ман, Марри|Мюрреем Гелл-Манном]] и [[Цвейг, Джордж|Джорджем Цвейгом]] в 1964 году<ref name="bre">{{БРЭ|ссылка=https://old.bigenc.ru/physics/text/2057409|автор=А. А. Комар|статья=КВА́РКИ|том=13|страницы=481|архив=https://web.archive.org/web/20160423055011/http://bigenc.ru/physics/text/2057409|архив дата=2016-04-23}}</ref><ref name="Carithers">{{Cite journal|author=Carithers, B.|title=Discovery of the Top Quark|url=http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/25/3/25-3-carithers.pdf|journal=[[Beam Line (journal)|Beam Line]]|volume=25|issue=3|pages=4–16|year=1995|accessdate=2008-09-23|archive-date=2016-12-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20161203184213/http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/25/3/25-3-carithers.pdf|url-status=live}}</ref>, которые ввели их в физику как часть схемы упорядочения свойств адронов, хотя в то время было мало доказательств их физического существования до экспериментов по [[Глубоко неупругое рассеяние|глубоко неупругому рассеянию]] в [[Национальная ускорительная лаборатория SLAC|Стэнфордском центре линейных ускорителей]] в 1968 году<ref name="Bloom">{{Cite journal|author=Bloom, E. D.|title=High-Energy Inelastic ''e''–''p'' Scattering at 6° and 10°|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=23|issue=16|pages=930–934|year=1969|bibcode=1969PhRvL..23..930B|doi=10.1103/PhysRevLett.23.930}}</ref><ref name="Breidenbach">{{Cite journal|author=Breidenbach, M.|title=Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=23|issue=16|pages=935–939|year=1969|bibcode=1969PhRvL..23..935B|doi=10.1103/PhysRevLett.23.935|osti=1444731 |s2cid=2575595 }}</ref>. Эксперименты с ускорительной программой предоставили доказательства существования всех шести разновидностей кварков. Истинный кварк, впервые обнаруженный в [[Фермилаб|лаборатории Ферми]] в 1995 году, был открыт последним<ref name="Carithers" />.{{переход|История}}

== Классификация ==
{{main|Стандартная модель}}
[[Файл:Standard Model of Elementary Particles ru.svg|мини|300x300пкс| Шесть частиц [[Стандартная модель|Стандартной модели]] — кварки показаны фиолетовым цветом. Каждый из первых трёх столбцов образует ''[[Поколение (физика)|поколение]]'' частиц материи. Масса, заряд и спин указаны для каждой частицы.]]
Стандартная модель — это теоретическая основа, описывающая все известные [[Фундаментальная частица|элементарные частицы]]. Эта модель содержит шесть сортов или [[Аромат (физика)|ароматов]] кварков{{sfn|Емельянов|2007|с=18}} ({{SubatomicParticle|кварк}}): [[U-кварк|верхний]] ({{SubatomicParticle|up quark}}), [[D-кварк|нижний]] ({{SubatomicParticle|down quark}}), [[S-кварк|странный]] ({{SubatomicParticle|strange quark}}), [[C-кварк|очарованный]] ({{SubatomicParticle|charm quark}}), [[B-кварк|прелестный]] ({{SubatomicParticle|bottom quark}})<ref>{{cite web|author = Казаков, Дмитрий|url = https://postnauka.ru/faq/24078|title = FAQ: Кварки|lang = ru|website = |publisher = |date = 2014-03-25|access-date = 2022-06-30|ref = Казаков|archive-date = 2022-06-30|archive-url = https://web.archive.org/web/20220630174740/https://postnauka.ru/faq/24078|url-status = live}}</ref> и [[T-кварк|истинный]] ({{SubatomicParticle|top quark}})<ref name="HyperphysicsQuark" /><ref>{{cite web|author = Кузнецов, Сергей Иванович|url = http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/Квантовая%20оптика.%20Атомная%20и%20ядерная%20физика.%20Физика%20элементарных%20частиц/10-5.htm|title = Кварки и очарование|lang = ru|website = http://ens.tpu.ru/|publisher = Томский политехнический университет|date = |access-date = 2022-06-30|ref = Кузнецов|archive-date = 2022-06-30|archive-url = https://web.archive.org/web/20220630181043/http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/Квантовая%20оптика.%20Атомная%20и%20ядерная%20физика.%20Физика%20элементарных%20частиц/10-5.htm|url-status = live}}</ref>. [[Античастицы]] кварков называются ''антикварками'' и обозначаются чертой над символом соответствующего кварка, например {{SubatomicParticle|Up antiquark}} для верхнего антикварка. Как и [[антивещество]] в целом, антикварки имеют ту же массу, [[Закон радиоактивного распада|среднее время жизни]] и спин, что и их соответствующие кварки, но электрический заряд и другие [[Заряд (физика)|заряды]] имеют противоположные знаки<ref>{{cite book
 |author=Wong, S. S. M.
 |title=Introductory Nuclear Physics
 |edition=2nd
 |page=30
 |publisher=[[Wiley Interscience]]
 |year=1998
 |isbn=978-0-471-23973-4
 |url=https://books.google.com/books?id=YgkfZgFdui8C
 }} {{Cite book |url=https://books.google.com/books?id=YgkfZgFdui8C |title=Источник |isbn=978-0-471-23973-4 |access-date=2022-05-31 |archive-date=2022-05-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220531103509/https://books.google.com/books?id=YgkfZgFdui8C |url-status=unfit |last1=Wong |first1=Samuel S. M. |date=1998-09-03 |publisher=John Wiley & Sons }}</ref>.

Кварки — это частицы со {{iw|Полуцелый спин|спином {{Дробь2|1|2}}|en|Spin-1/2}}, то есть [[фермион]]ы в соответствии с [[Теорема Паули|теоремой Паули о связи спина со статистикой]]. Они подчиняются [[Принцип Паули|принципу запрета Паули]], который гласит, что никакие два идентичных фермиона не могут одновременно занимать одно и то же [[квантовое состояние]] (в отличие от [[бозон]]ов, частиц с целым спином, любое количество которых может находиться в одном и том же состоянии<ref>
{{Cite book|first=K. A.|last=Peacock|title=The Quantum Revolution|url=https://archive.org/details/quantumrevolutio00peac|page=[https://archive.org/details/quantumrevolutio00peac/page/n143 125]|publisher=[[Greenwood Publishing Group]]|year=2008|isbn=978-0-313-33448-1}}</ref>). В отличие от [[Лептоны|лептонов]] кварки обладают [[Цветовой заряд|цветовым зарядом]], который заставляет их вступать в [[сильное взаимодействие]]. В результате притяжения между различными кварками образуются составные частицы, известные как ''[[адрон]]ы''{{sfn|Емельянов|2007|с=19}}.{{переход|Сильное взаимодействие и цветовой заряд}} Независимо друг от друга гипотезу о том, что каждый кварк обладает тремя различными цветовыми состояниями, высказали в 1965 году советские физики [[Боголюбов, Николай Николаевич|Н. Н. Боголюбов]], [[Струминский, Борис Владимирович|Б. В. Струминский]], [[Тавхелидзе, Альберт Никифорович|А. Н. Тавхелидзе]], американский — {{iw|Хан, Мо Ён|М. Хан|en|Moo-Young Han}} и японский — [[Намбу, Йоитиро|И. Намбу]]. В 1964 году подобную гипотезу высказал американский физик {{iw|Гринберг, Оскар|О. Гринберг|en|Oscar W. Greenberg}} в другом виде<ref name="Герштейн">{{статья|автор= С. С. Герштейн|заглавие= Что такое цветовой заряд, или какие силы связывают кварки|ссылка= http://nuclphys.sinp.msu.ru/mirrors/col.htm|язык= |издание= [[Соросовский образовательный журнал]]|тип= |год= 2000|месяц= |число= |том= |номер= 6|страницы= 78—84|doi= |issn= |archivedate= 2017-01-14|archiveurl= https://web.archive.org/web/20170114172536/http://nuclphys.sinp.msu.ru/mirrors/col.htm}}</ref>.

Кварки, определяющие [[Квантовое число|квантовые числа]] адронов, называются ''валентными кварками''{{sfn|Окунь|1990|с=163}}; кроме того, любой адрон может содержать неопределённое число [[Виртуальная частица|виртуальных]] пар кварков и антикварков, которые могут рождаться на короткое время согласно [[Принцип неопределённости|принципу неопределённости]] и формировать ''море кварковых пар'', не влияющих на его квантовые числа{{sfn|Окунь|1990|с=163}}<ref>
{{cite book
 |author=Povh, B.
 |author2=Scholz, C.
 |author3=Rith, K.
 |author4=Zetsche, F.
 |title=Particles and Nuclei
 |url=https://archive.org/details/particlesnucleii0006unse_l5e5/page/98
 |page=98
 |publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]
 |year=2008
 |isbn=978-3-540-79367-0
}}</ref>.{{переход|Морские кварки}} Есть два семейства адронов: [[барион]]ы с тремя валентными кварками и [[мезон]]ы с валентным кварком и антикварком<ref>Раздел 6.1. в
{{cite book
 |author=Davies, P. C. W.
 |title=The Forces of Nature
 |publisher=[[Cambridge University Press]]
 |year=1979
 |isbn=978-0-521-22523-6
 |url=https://archive.org/details/forcesofnature0000davi
 }}</ref>. Наиболее распространёнными барионами являются протон и нейтрон, строительные блоки [[Атомное ядро|атомного ядра]]<ref name="Knowing">
{{cite book
 |author=Munowitz, M.
 |title=Knowing
 |url=https://archive.org/details/knowingnaturephy00mmun
 |url-access=limited
 |page=[https://archive.org/details/knowingnaturephy00mmun/page/n48 35]
 |publisher=[[Oxford University Press]]
 |year=2005
 |isbn=978-0-19-516737-5
}}</ref>. Известно большое количество адронов ([[список барионов]] и [[список мезонов]]), большинство из них различаются по своему кварковому составу и свойствам, зависящих от составляющих их кварков. Существование [[Экзотический адрон|экзотических адронов]] с большим количеством валентных кварков, таких как [[тетракварк]]и ({{SubatomicParticle|кварк}}{{SubatomicParticle|кварк}}{{SubatomicParticle|антикварк}}{{SubatomicParticle|антикварк}}) и [[пентакварк]]и ({{SubatomicParticle|кварк}}{{SubatomicParticle|кварк}}{{SubatomicParticle|кварк}}{{SubatomicParticle|антикварк}}{{SubatomicParticle|антикварк}}), предполагалось с самого начала кварковой модели<ref name="PDGTetraquarks">{{Cite journal|first=W.-M.|author=Yao|title=Review of Particle Physics: Pentaquark Update|url=http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/theta_b152.pdf|journal=[[Journal of Physics G]]|volume=33|issue=1|pages=1–1232|year=2006|arxiv=astro-ph/0601168|bibcode=2006JPhG...33....1Y|doi=10.1088/0954-3899/33/1/001|access-date=2022-05-31|archive-date=2018-12-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20181221023546/http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/theta_b152.pdf|url-status=live}}</ref>, но не было обнаружено до начала XXI века<ref name="Belletetra">
{{Cite journal|author=S.-K. Choi|year=2008|title=Observation of a Resonance-like Structure in the {{Subatomic particle|Pion+-}}Ψ′ Mass Distribution in Exclusive B→K{{Subatomic particle|Pion+-}}Ψ′ decays|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=100|issue=14|page=142001 |arxiv=0708.1790|bibcode=2008PhRvL.100n2001C|doi=10.1103/PhysRevLett.100.142001|pmid=18518023}}</ref><ref name="Belletetrapress">{{cite press release
 |year=2007
 |title=Belle Discovers a New Type of Meson
 |url=http://www.kek.jp/intra-e/press/2007/BellePress11e.html
 |publisher=[[KEK]]
 |access-date=2009-06-20
 |url-status=dead
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090122213256/http://www.kek.jp/intra-e/press/2007/BellePress11e.html
 |archive-date=2009-01-22
 }}</ref><ref name="LHCbtetra">
{{Cite journal|first=R.|author=Aaij|year=2014|title=Observation of the Resonant Character of the Z(4430)<sup>−</sup> State|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=112|issue=22|pages=222002|arxiv=1404.1903|bibcode=2014PhRvL.112v2002A|doi=10.1103/PhysRevLett.112.222002|pmid=24949760}}</ref><ref name="LHCbpenta">
{{Cite journal|first=R.|author=Aaij|year=2015|title=Observation of J/ψp Resonances Consistent with Pentaquark States in Λ{{su|p=0|b=b}}→J/ψK<sup>−</sup>p Decays|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=115|issue=7|pages=072001|arxiv=1507.03414|bibcode=2015PhRvL.115g2001A|doi=10.1103/PhysRevLett.115.072001|pmid=26317714}}</ref>.

Элементарные фермионы сгруппированы в три [[Поколение (физика)|поколения]], каждое из которых состоит из двух лептонов и двух кварков. В первое поколение входят верхние и нижние кварки, второе — странный и очарованный кварки и третье — прелестный и истинный кварки. Все поиски четвёртого поколения кварков и других элементарных фермионов потерпели неудачу<ref>{{Cite journal|author=Amsler, C.|display-authors=etal|title=Review of Particle Physics: b′ (4th Generation) Quarks, Searches for|url=http://pdg.lbl.gov/2008/listings/q008.pdf|journal=[[Physics Letters B]]|volume=667|issue=1|pages=1–1340|year=2008|bibcode=2008PhLB..667....1A|doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018|access-date=2022-05-31|archive-date=2018-12-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20181221023555/http://pdg.lbl.gov/2008/listings/q008.pdf|url-status=live}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Amsler, C.|display-authors=etal|title=Review of Particle Physics: t′ (4th Generation) Quarks, Searches for|url=http://pdg.lbl.gov/2008/listings/q009.pdf|journal=[[Physics Letters B]]|volume=667|issue=1|pages=1–1340|year=2008|bibcode=2008PhLB..667....1A|doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018|access-date=2022-05-31|archive-date=2018-12-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20181221023555/http://pdg.lbl.gov/2008/listings/q008.pdf|url-status=live}}</ref>, и есть веские косвенные доказательства того, что существует не более трёх поколений<ref group="nb">Основное свидетельство основано на ширине резонанса Z<sup>0</sup>-бозона, который ограничивает массу нейтрино 4-го поколения величиной более ~45 ГэВ/c<sup>2</sup>, что будет сильно контрастировать с нейтрино трёх других поколений, массы которых не могут превышать 2 МэВ/c<sup>2</sup>.</ref><ref>{{Cite journal|author=Decamp, D.|display-authors=etal|title=Determination of the Number of Light Neutrino Species|url=http://cds.cern.ch/record/201511/files/198911031.pdf|journal=[[Physics Letters B]]|volume=231|issue=4|year=1989|pages=519–529 |bibcode=1989PhLB..231..519D|doi=10.1016/0370-2693(89)90704-1|access-date=2022-05-31|archive-date=2022-03-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20220301201529/https://cds.cern.ch/record/201511/files/198911031.pdf|url-status=live}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Fisher, A.|title=Searching for the Beginning of Time: Cosmic Connection|url=https://books.google.com/books?id=eyPfgGGTfGgC&q=quarks+no+more+than+three+generations&pg=PA70|journal=[[Popular Science]]|volume=238|issue=4|year=1991|access-date=2022-05-31|archive-date=2022-05-30|archive-url=https://web.archive.org/web/20220530182853/https://books.google.com/books?id=eyPfgGGTfGgC&q=quarks+no+more+than+three+generations&pg=PA70|url-status=live}}</ref><ref>
{{cite book
 |author=Barrow, J. D.
 |title=The Origin of the Universe
 |url=https://archive.org/details/originofuniverse00unse
 |chapter=The Singularity and Other Problems
 |orig-year=1994
 |edition=Reprint
 |year=1997
 |publisher=[[Basic Books]]
 |isbn=978-0-465-05314-8
}}</ref>. Частицы более высокого поколения обычно имеют бо́льшую массу и меньшую стабильность, что приводит к их {{iw|распад частиц|распаду|en|Particle decay}} на частицы более низкого поколения посредством [[Слабое взаимодействие|слабых взаимодействий]]. В природе обычно встречаются только кварки первого поколения (верхние и нижние). Более тяжёлые кварки могут образовываться только в столкновениях с высокой энергией (например, при столкновениях с [[Космические лучи|космическими лучами]]) и быстро распадаться; однако считается, что они присутствовали в течение первых долей секунды после [[Большой взрыв|Большого взрыва]], когда Вселенная находилась в чрезвычайно горячей и плотной фазе ([[Кварковая эпоха|эпоха кварков]]). Исследования более тяжёлых кварков ведутся в искусственно созданных условиях, например в [[Ускоритель заряженных частиц|ускорителях частиц]]<ref>
{{cite book
 |author=Perkins, D. H.
 |title=Particle Astrophysics
 |url=https://archive.org/details/particleastrophy00perk
 |url-access=limited
 |page=[https://archive.org/details/particleastrophy00perk/page/n9 4]
 |publisher=[[Oxford University Press]]
 |year=2003
 |isbn=978-0-19-850952-3
}}</ref>.

Обладая электрическим зарядом, массой, цветовым зарядом и ароматом, кварки являются единственными известными элементарными частицами, которые участвуют во всех четырёх [[Фундаментальные взаимодействия|фундаментальных взаимодействиях]] современной физики: электромагнетизме, гравитации, сильном взаимодействии и слабом взаимодействии<ref name="Knowing"/>. Гравитация слишком слаба, чтобы иметь отношение к взаимодействиям отдельных частиц, за исключением крайних значений энергии ([[Планковские единицы|планковская энергия]]) и масштабов расстояний ([[Планковские единицы|планковская длина]]). Однако, поскольку успешной [[Квантовая гравитация|квантовой теории гравитации]] не существует, гравитация не описывается Стандартной моделью{{sfn|Емельянов|2007|с=18}}{{sfn|Емельянов|2007|с=20}}.

Более полный обзор свойств шести ароматов кварка представлены в таблице {{переход|Таблица свойств}}.

== История ==
[[Файл:MurrayGellMannJI1.jpg|справа|мини|200px|Мюррей Гелл-Манн (2007)]]
[[Файл:George_Zweig.jpg|справа|мини|200px|Джордж Цвейг (2015)]]
[[Файл:Charmed-dia-w.svg|thumb|200px|Траектории частиц (мюоны, протоны, пионы, электроны) в магнитном поле после распада {{iw|странная частица|странной частицы|en|Strange particle}} в пузырьковой камере, которое привело к открытию {{SubatomicParticle|Charmed sigma++}} бариона, в [[Брукхейвенская национальная лаборатория|Брукхейвенской национальной лаборатории]] в 1974 году. Пунктиром показаны нейтральные частицы.]]
[[Кварковая модель]] была независимо предложена физиками [[Гелл-Ман, Марри|Мюрреем Гелл-Маном]]<ref name="Gell-Man1964">
{{Cite journal |author=Gell-Mann, M. |title=A Schematic Model of Baryons and Mesons |journal=[[Physics Letters]] |volume=8 |issue=3 |pages=214–215 |year=1964 |bibcode=1964PhL.....8..214G |doi=10.1016/S0031-9163(64)92001-3 }}</ref> и [[Цвейг, Джордж|Джорджем Цвейгом]]<ref name="Zweig1964a">{{Cite journal |author=Zweig, G. |year=1964 |title=An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking |url=http://cds.cern.ch/record/352337/files/CERN-TH-401.pdf |access-date=2022-05-31 |archive-date=2017-07-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170701164929/http://cds.cern.ch/record/352337/files/CERN-TH-401.pdf |url-status=live }}</ref><ref name="Zweig1964b">{{Cite journal |author=Zweig, G. |year=1964 |title=An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II |url=http://cds.cern.ch/record/570209 |access-date=2022-05-31 |archive-date=2017-10-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171003125235/http://cds.cern.ch/record/570209 |url-status=live }}</ref> в 1964 году<ref name="Carithers"/>. Предложение поступило вскоре после того, как Гелл-Ман в 1961 году сформулировал систему классификации частиц, известную как ''[[Восьмеричный путь (физика)|Восьмеричный путь]]'', или, выражаясь более техническими терминами, [[Аромат (физика)|ароматическую симметрию]] [[Специальная унитарная группа|SU(3)]], оптимизирующую её структуру<ref>{{cite book |author=Gell-Mann, M. |year=2000 |orig-year=1964 |chapter=The Eightfold Way: A Theory of Strong Interaction Symmetry |editor=Gell-Mann, M.; Ne'eman, Y. |title=The Eightfold Way |page=11 |publisher=[[Westview Press]] |isbn=978-0-7382-0299-0 }}<br>Оригинал: {{cite document<!-- Citation Bot--> |author=Gell-Mann, M. |year=1961 |title=The Eightfold Way: A Theory of Strong Interaction Symmetry |url=https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc867161/ |work=Synchrotron Laboratory Report CTSL-20 |publisher=[[California Institute of Technology]] |doi=10.2172/4008239 }}</ref>. В том же году физик [[Неэман, Юваль|Юваль Неэман]] независимо разработал схему, аналогичную Восьмеричному Пути<ref>
{{cite book |author=Ne'eman, Y. |year=2000 |orig-year=1964 |chapter=Derivation of Strong Interactions from Gauge Invariance |editor=M. Gell-Mann, Y. Ne'eman |title=The Eightfold Way |publisher=[[Westview Press]] |isbn=978-0-7382-0299-0 }}<br> Оригинал: {{cite journal |author=Ne'eman, Y. |year=1961 |title=Derivation of Strong Interactions from Gauge Invariance |journal=[[Nuclear Physics (journal)|Nuclear Physics]] |volume=26 |issue=2 |page=222 |bibcode=1961NucPh..26..222N |doi=10.1016/0029-5582(61)90134-1 }}</ref><ref>
{{cite book |author1=Olby, R. C. |author2=Cantor, G. N. |year=1996 |title=Companion to the History of Modern Science |page=673 |publisher=[[Taylor & Francis]] |isbn=978-0-415-14578-7 }}</ref>. До кварковой модели имелись другие модели адронов. Например, [[модель Сакаты]] с базисом, состоящим из p, n, Λ и их античастиц, описывала все мезоны и барионы, известные на момент публикации<ref>{{статья |автор=Sakata, S. |заглавие=On a composite model for new particles |оригинал= |ссылка=https://academic.oup.com/ptp/article/16/6/686/1907974 |издание=Progr. Theor. Phys. |год=1956 |том=16 |страницы=686—688 |doi=10.1143/PTP.16.686 |pmid= |bibcode= |arxiv= |ref=Sakata |archivedate=2022-07-01 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220701181346/https://academic.oup.com/ptp/article/16/6/686/1907974 }}</ref>{{sfn|Коккедэ|1971|с=7}}. Модель Гольдгабера использовала p, n, и Κ<sup>−</sup>{{sfn|Судершан и Маршак|1962|с=226}}. Впоследствии базис расширили до четырёх частиц (и четырёх античастиц)<ref>{{статья |автор=Katayama, Y.; Matumoto,  K.; Tanaka, S.; Yamada, E. |заглавие=Possible unified models of elementary particles with two neutrinos |оригинал= |ссылка=https://academic.oup.com/ptp/article/28/4/675/1918830 |издание=Progr. Theor. Phys. |год=1962 |том=28 |страницы=675—689 |doi=10.1143/PTP.28.675 |pmid= |bibcode= |arxiv= |ref= |archivedate=2022-07-01 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220701181348/https://academic.oup.com/ptp/article/28/4/675/1918830 }}</ref>.

Во время зарождения кварковой теории «{{iw|зоопарк частиц||en|Particle zoo}}» включал множество [[адрон]]ов, среди прочих частиц. Гелл-Манн и Цвейг утверждали, что они не являются элементарными частицами, а состоят из комбинаций кварков и антикварков. Их модель включала три разновидности кварков: [[U-кварк|верхний]], [[D-кварк|нижний]] и [[S-кварк|странный]], которым они приписывали такие свойства, как спин и электрический заряд<ref name="Gell-Man1964"/><ref name="Zweig1964a"/><ref name="Zweig1964b"/>. Первоначальная реакция физического сообщества на это предложение была неоднозначной. Были особые разногласия по поводу того, был ли кварк физической сущностью или простой абстракцией, используемой для объяснения концепций, которые в то время не были полностью поняты<ref>
{{cite book |author=Pickering, A. |title=Constructing Quarks |pages=114–125 |publisher=[[University of Chicago Press]] |year=1984 |isbn=978-0-226-66799-7 }}</ref>{{sfn|Коккедэ|1971|с=29}}.

Менее чем через год были предложены расширения модели Гелл-Манна — Цвейга. [[Глэшоу, Шелдон Ли|Шелдон Глэшоу]] и [[Бьёркен, Джеймс|Джеймс Бьёркен]] предсказали существование четвёртого аромата кварка, который они назвали ''очарованным''. Увеличение числа кварков позволило лучше описать [[слабое взаимодействие]] (механизм, позволяющий кваркам распадаться), уравняло число известных кварков с числом известных [[Лептоны|лептонов]] и подразумевало массовую формулу, которая правильно воспроизводила массы известных [[мезон]]ов<ref>
{{Cite journal |author=Bjorken, B. J. |title=Elementary Particles and SU(4) |journal=[[Physics Letters]] |volume=11 |issue=3 |pages=255–257 |year=1964 |bibcode=1964PhL....11..255B |doi=10.1016/0031-9163(64)90433-0 }}</ref>.

В 1968 году эксперименты по [[Глубоко неупругое рассеяние|глубоко неупругому рассеянию]] электронов высокой энергии на протонах в [[Национальная ускорительная лаборатория SLAC|Стэнфордском центре линейных ускорителей]] (SLAC) показали, что протон содержит гораздо меньшие [[Материальная точка|точечные объекты]] и, следовательно, не является элементарной частицей{{sfn|Коккедэ|1971|с=20}}<ref name="Bloom"/><ref name="Breidenbach"/><ref>
{{cite web |url=http://www.hueuni.edu.vn/hueuni/en/news_detail.php?NewsID=1606&PHPSESSID=909807ffc5b9c0288cc8d137ff063c72 |title=The Road to the Nobel Prize |author=Friedman, J. I. |publisher=[[Huế University]] |archive-url=https://web.archive.org/web/20081225093044/http://www.hueuni.edu.vn/hueuni/en/news_detail.php?NewsID=1606&PHPSESSID=909807ffc5b9c0288cc8d137ff063c72 |archive-date=2008-12-25 |access-date=2008-09-29 |url-status=dead }}</ref>. В то время физики не хотели твёрдо отождествлять эти объекты с кварками, вместо этого называя их «[[Партон (частица)|партонами]]» — термин, придуманный [[Фейнман, Ричард|Ричардом Фейнманом]]{{sfn|Окунь|1990|с=163}}<ref>{{Cite journal |author=Feynman, R. P. |title=Very High-Energy Collisions of Hadrons |url=http://authors.library.caltech.edu/3871/1/FEYprl69.pdf |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=23 |issue=24 |pages=1415–1417 |year=1969 |bibcode=1969PhRvL..23.1415F |doi=10.1103/PhysRevLett.23.1415 |access-date=2022-05-31 |archive-date=2021-01-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210111135352/https://authors.library.caltech.edu/3871/1/FEYprl69.pdf |url-status=live }}</ref><ref>
{{Cite journal |author=Kretzer, S. |title=CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects |journal=[[Physical Review D]] |volume=69 |issue=11 |year=2004 |page=114005 |arxiv=hep-ph/0307022 |bibcode=2004PhRvD..69k4005K |doi=10.1103/PhysRevD.69.114005 }}</ref><ref name="Griffiths">
{{cite book |author=Griffiths, D. J. |title=Introduction to Elementary Particles |url=https://archive.org/details/introductiontoel00grif_077 |url-access=limited |page=[https://archive.org/details/introductiontoel00grif_077/page/n49 42] |publisher=[[John Wiley & Sons]] |year=1987 |isbn=978-0-471-60386-3 }}</ref>. Объекты, которые наблюдались в SLAC, позже будут идентифицированы как верхние и нижние кварки по мере открытия других ароматов<ref>
{{cite book |author1=Peskin, M. E. |author2=Schroeder, D. V. |year=1995 |title=An Introduction to Quantum Field Theory |url=https://archive.org/details/introductiontoqu0000pesk |url-access=registration |page=[https://archive.org/details/introductiontoqu0000pesk/page/556 556] |publisher=[[Addison–Wesley]] |isbn=978-0-201-50397-5 }}</ref>.

Существование странного кварка было косвенно подтверждено экспериментами SLAC по рассеянию: он не только был необходимым компонентом трёхкварковой модели Гелл-Мана и Цвейга, но и дал объяснение [[каон]]а ({{SubatomicParticle|Kaon}}) и [[Пион (частица)|пиона]] ({{SubatomicParticle|Pion}}) — адронов, открытых в космических лучах в 1947 году<ref>
{{cite book |author=Ezhela, V. V. |year=1996 |title=Particle Physics |url=https://archive.org/details/particlephysicso0000unse/page/n11 |page=2 |publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]] |isbn=978-1-56396-642-2 }}</ref>.

В статье 1970 года Глэшоу, [[Илиопулос, Иоаннис|Иоаннис Илиопулос]] и [[Майани, Лучано|Лучано Майани]] представили {{iw|механизм GIM|механизм GIM|en|GIM mechanism}} (названный по их инициалам), для объяснения экспериментального отсутствия наблюдения {{iw|Нейтральный ток, изменяющий аромат|изменяющих аромат нейтральных токов|en|Flavor-changing neutral current}}. Эта теоретическая модель требовала существования ещё не открытого [[C-кварк|очарованного кварка]]<ref>
{{Cite journal |author=Glashow, S. L. |title=Weak Interactions with Lepton–Hadron Symmetry |journal=[[Physical Review D]] |volume=2 |issue=7 |pages=1285–1292 |year=1970 |bibcode=1970PhRvD...2.1285G |doi=10.1103/PhysRevD.2.1285 }}</ref><ref>
{{Cite book |author1=Griffiths, D. J. |title=Introduction to Elementary Particles |url=https://archive.org/details/introductiontoel00grif_077 |year=1987 |publisher=Wiley |isbn=978-0-471-60386-3 }}</ref>. Число предполагаемых ароматов кварков выросло до нынешних шести в 1973 году, когда [[Кобаяси, Макото|Макото Кобаяси]] и [[Маскава, Тосихидэ|Тосихидэ Маскава]] заметили, что экспериментальное наблюдение [[Нарушение CP-инвариантности|нарушения СР-инвариантности]] можно объяснить, если бы существовала другая пара кварков<ref group="nb">Нарушение CP-инвариантности — это явление, из-за которого слабые взаимодействия ведут себя по-разному, когда левое и правое меняются местами (P-симметрия) и частицы заменяются соответствующими им античастицами (C-симметрия).</ref><ref name="KM">
{{Cite journal |author=Kobayashi, M. |title=CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction |journal=[[Progress of Theoretical Physics]] |volume=49 |issue=2 |pages=652–657 |year=1973 |bibcode=1973PThPh..49..652K |doi=10.1143/PTP.49.652 }}</ref>.

Очарованные кварки были получены почти одновременно двумя командами в ноябре 1974 года (см. [[J/ψ-мезон|Ноябрьская революция]]) — одной в SLAC под руководством [[Рихтер, Бертон|Бертона Рихтера]], а другой в [[Брукхейвенская национальная лаборатория|Брукхейвенской национальной лаборатории]] под руководством [[Тинг, Сэмюэл|Сэмюэля Тинга]]. Очарованные кварки наблюдались [[связанное энергетическое состояние|связанными]] с очарованными антикварками в мезонах. Обе стороны присвоили открытому мезону два разных символа, {{Mvar|J}} и {{Mvar|ψ}}; таким образом, он стал официально известен как [[J/ψ-мезон|{{SubatomicParticle|J/Psi}}]] [[J/ψ-мезон|мезон]]. Это открытие окончательно убедило физическое сообщество в правильности кварковой модели<ref name="Griffiths"/>.

В последующие годы появился ряд предложений по расширению кварковой модели до шести кварков. Из них в статье 1975 года [[Харари, Хаим|Хаима Харари]]<ref name="Harari">
{{Cite journal |author=Harari, H. |year=1975 |title=A New Quark Model for hadrons |journal=[[Physics Letters B]] |volume=57 |issue=3 |pages=265–269 |bibcode=1975PhLB...57..265H |doi=10.1016/0370-2693(75)90072-6 }}</ref> впервые были введены термины «''[[T-кварк|истинный]]''» и «''[[B-кварк|прелестный]]''» для дополнительных кварков<ref name="StaleyTopBottomNames">{{cite book |author=Staley, K. W. |year=2004 |title=The Evidence for the Top Quark |url=https://books.google.com/books?id=K7z2oUBzB_wC |pages=31–33 |publisher=[[Cambridge University Press]] |isbn=978-0-521-82710-2 }} {{Cite book |url=https://books.google.com/books?id=K7z2oUBzB_wC |title=Источник |isbn=978-0-521-82710-2 |access-date=2022-05-31 |archive-date=2022-05-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220531104949/https://books.google.com/books?id=K7z2oUBzB_wC |url-status=unfit |last1=Staley |first1=Kent W. |date=2004-04-05 |publisher=Cambridge University Press }}</ref>.

В 1977 году группа [[Фермилаб|учёных из Фермилаба]] во главе с [[Ледерман, Леон Макс|Леоном Ледерманом]] наблюдала прелестный кварк<ref>
{{Cite journal |author=Herb, S. W. |display-authors=etal |year=1977 |title=Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton–Nucleus Collisions |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=39 |issue=5 |pages=252–255 |bibcode=1977PhRvL..39..252H |doi=10.1103/PhysRevLett.39.252 }}</ref><ref>
{{cite book |author=Bartusiak, M. |title=A Positron named Priscilla |page=[https://archive.org/details/positronnamedpri00marc/page/245 245] |publisher=[[National Academies Press]] |year=1994 |isbn=978-0-309-04893-4 |url=https://archive.org/details/positronnamedpri00marc/page/245 }}</ref>. Это был сильный индикатор существования истинного кварка, так как иначе прелестный кварк не имел бы партнёра. Лишь в 1995 году истинный кварк был наконец обнаружен, также группами {{iw|CDF||en|Collider Detector at Fermilab}}<ref name="CDF-1995">
{{Cite journal |author=Abe, F. |display-authors=etal |year=1995 |title=Observation of Top Quark Production in {{SubatomicParticle|Antiproton}}{{SubatomicParticle|Proton}} Collisions with the Collider Detector at Fermilab |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=74 |issue=14 |pages=2626–2631 |bibcode=1995PhRvL..74.2626A |doi=10.1103/PhysRevLett.74.2626 |pmid=10057978 |arxiv=hep-ex/9503002 }}</ref> и {{iw|DØ||en|DØ experiment}}<ref name="D0-1995">
{{Cite journal |author=Abachi, S. |display-authors=et al |year=1995 |title=Observation of the Top Quark |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=74 |issue=14 |pages=2632–2637 |arxiv=hep-ex/9503003 |doi=10.1103/PhysRevLett.74.2632 |pmid=10057979 |bibcode=1995PhRvL..74.2632A }}</ref> в Фермилабе<ref name="Carithers"/>. Его масса оказалась намного больше, чем ожидалось<ref>
{{cite book |author=Staley, K. W. |title=The Evidence for the Top Quark |url=https://archive.org/details/evidencefortopqu0000stal |page=[https://archive.org/details/evidencefortopqu0000stal/page/144 144] |publisher=[[Cambridge University Press]] |year=2004 |isbn=978-0-521-82710-2 }}</ref>, почти такая же, как у атома [[Золото|золота]]<ref name="BNLTop">{{cite web |url=http://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=1190 |title=New Precision Measurement of Top Quark Mass |publisher=[[Brookhaven National Laboratory|Brookhaven National Laboratory News]] |archive-url=https://web.archive.org/web/20160305012525/https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=1190 |archive-date=2016-03-05 |access-date=2013-11-03 |year=2004 |url-status=dead }}</ref>.

=== Доказательства существования кварков ===
Из-за контринтуитивного свойства [[сильное взаимодействие|сильного взаимодействия]] — [[конфайнмент]]а — для неспециалиста зачастую нетривиально существование кварков: поскольку их невозможно увидеть в свободном виде, возникает сомнение, не являются ли они лишь [[математическая абстракция|математической абстракцией]]{{sfn|Коккедэ|1971|с=29}}{{sfn|Сопов}}.

Причины, по которым кварки считаются реально существующими объектами:
* В 1960-х годах стало ясно, что все многочисленные [[адрон]]ы подчиняются более или менее простой классификации: сами собой объединяются в '''мультиплеты''' и '''супермультиплеты'''. Иными словами, при описании всех этих мультиплетов требуется очень небольшое число свободных параметров. То есть, ''все адроны обладают небольшим числом [[Степени свободы (физика)|степеней свободы]]'': все [[барион]]ы с одинаковым [[спин]]ом обладают тремя степенями свободы, а все [[мезон]]ы — двумя<ref>{{cite web |author=Сопов, А. В. |url=http://nuclphys.sinp.msu.ru/students/quarks/index.html |title=Кварковая модель адронов |lang=ru |website=http://nuclphys.sinp.msu.ru/ |publisher= |date= |access-date=2022-07-02 |ref=Сопов |archive-date=2020-02-02 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200202232705/http://nuclphys.sinp.msu.ru/students/quarks/index.html |url-status=live }}</ref>{{sfn|Клоуз|1982|с=14}}.
* Далее, при учёте спина оказалось, что каждой такой степени свободы можно приписать спин ½ и, кроме того, каждой паре кварков можно приписать [[орбитальный момент]] — словно они и есть частицы, которые могут вращаться друг относительно друга. Из этого предположения возникло стройное объяснение и всему разнообразию спинов адронов, а также их [[Магнитный момент|магнитных моментов]]{{sfn|Сопов}}.
* Более того, с открытием новых частиц выяснилось, что никаких модификаций теории не требуется: каждый новый адрон удачно вписывался в кварковую конструкцию без каких-либо её перестроек (если не считать добавления новых кварков){{sfn|Сопов}}<ref>{{cite web |author=Казаков, Дмитрий |url=https://postnauka.ru/video/16827 |title=Кварки |lang=ru |website=https://postnauka.ru/ |publisher=ПостНаука |year=2013 |access-date=2022-07-02 |ref=Казаков |archive-date=2021-06-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210622161936/https://postnauka.ru/video/16827 |url-status=live }}</ref>.
* Как проверить, что заряд у кварков действительно дробный? Кварковая [[Математическая модель|модель]] предсказывала, что при [[Аннигиляция|аннигиляции]] высокоэнергетических [[электрон]]а и [[позитрон]]а будут рождаться не сами адроны, а сначала пары кварк-антикварк, которые потом уже превращаются в адроны. Результат расчёта течения такого процесса напрямую зависел от того, каков заряд рождённых кварков. Эксперимент полностью подтвердил эти предсказания{{sfn|Клоуз|1982|с=246}}.
* С наступлением эры ускорителей высокой энергии стало возможным изучать ''распределение импульса'' внутри, например, протона. Выяснилось, что импульс в протоне не распределён равномерно, а частями сосредоточен в отдельных степенях свободы. Эти степени свободы назвали '''[[партоны|партонами]]''' (от {{lang-en|part}} — часть). Более того, оказалось, что партоны, в первом приближении, обладают спином ½ и теми же зарядами, что и кварки. С ростом энергии оказалось, что количество партонов растёт, но такой результат и ожидался в кварковой модели при сверхвысоких энергиях<ref>{{статья |заглавие=Unraveling hadron structure with generalized parton distributions |ссылка=https://archive.org/details/arxiv-hep-ph0504030 |автор=Belitsky, A. V.; Radyushkin, A. V. |издание=Phys. Rept |номер=418 |год=2005 |pages=[https://archive.org/details/arxiv-hep-ph0504030/page/n55 1]—387 |arxiv=hep-ph/0504030 }} {{arXiv|hep-ph/0504030}}</ref>{{sfn|Никитин, Розенталь|1980|с=23}}.
* С повышением энергии ускорителей стало возможным также попытаться выбить отдельный кварк из адрона в высокоэнергетическом столкновении. Кварковая теория давала чёткие предсказания, как должны были выглядеть результаты таких столкновений — в виде [[Струя (физика элементарных частиц)|струй]]. Такие струи действительно наблюдались в эксперименте{{sfn|Сопов}}.
* При высокоэнергетических столкновениях [[адрон]]ов вероятность того, что адроны рассеются на некоторый угол без разрушения, уменьшается с ростом величины угла. Эксперименты подтвердили, что, например, для протона скорость получается точно такая, какая ожидается для объекта, состоящего из трёх кварков<ref name="http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=431372">{{cite web |url=http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=431372 |title=Элементы — новости науки: Результаты ALICE по асимметрии протонов и антипротонов ставят точку в давнем споре |archive-url=https://web.archive.org/web/20120203181444/http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=431372 |archive-date=2012-02-03 }}</ref>.
* При столкновениях протонов с высокими энергиями экспериментально наблюдается аннигиляция кварка одного протона с антикварком другого протона с образованием пары мюон-антимюон ([[процесс Дрелла — Яна]]){{sfn|Клоуз|1982|с=306}}.
* [[Кварковая модель]] с позиций взаимодействия кварков между собой при помощи глюонов хорошо объясняет расщепление масс между членами декуплета <math>\Delta^{-}</math> — <math>\Sigma^{*-}</math> — <math>\Xi^{-}</math> — <math> \Omega^{-}</math>{{sfn|Клоуз|1982|с=369}}.
* Кварковая модель хорошо объясняет расщепление масс между [[Ξ-барионы|<math>\Xi^{-} - \Xi^{0}</math>]]{{sfn|Клоуз|1982|с=379}}.
* Кварковая модель предсказывает для отношения магнитных моментов [[протон]]а и [[нейтрон]]а величину <math>\frac{\mu_{P}}{\mu_{N}}=-\frac{3}{2},</math> что находится в хорошем соответствии с экспериментальным значением −1,47. Для отношения магнитных моментов [[гиперон]]а и протона теория кварков предсказывает величину <math>\frac{\mu_{\Lambda}}{\mu_{P}}=-\frac{1}{3}</math>, что также находится в хорошем соответствии с экспериментальным значением {{nobr|−0,29 ± 0,05}}{{sfn|Коккедэ|1971|с=116}}.
* Есть и много других экспериментальных подтверждений кварковой модели строения адронов<ref name="Vlad">''[[Ахиезер, Александр Ильич|Ахиезер А. И.]], Рекало М. П.'' Кварковая модель и процессы взаимодействия адронов // Проблемы теоретической физики. Сборник, посвящённый Николаю Николаевичу Боголюбову в связи с его шестидесятилетием. — М., [[Наука (издательство)|Наука]], 1969. — Тираж 4000 экз. — c. 197—216</ref>.

В целом, можно сказать, что гипотеза кварков и всё, что из неё вытекает (в частности, [[Квантовая хромодинамика|КХД]]), является '''наиболее консервативной гипотезой''' относительно строения адронов, которая способна объяснить имеющиеся экспериментальные данные. Попытки обойтись без кварков наталкиваются на трудности с описанием всех тех многочисленных экспериментов, которые очень естественно описывались в кварковой модели. Кварковая модель была признана физическим сообществом в 1976 году<ref>{{cite web |url=http://old.elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/432333/Kvarkam_polveka |title=Кваркам — полвека Алексей Левин «Троицкий вариант» № 11(155), 3 июня 2014 года От недоверия к принятию |access-date=2017-07-15 |archive-date=2018-11-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20181130122521/http://old.elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/432333/Kvarkam_polveka |url-status=live }}</ref>.

== Этимология ==
Некоторое время Гелл-Ман не мог определиться с фактическим написанием термина, который он намеревался ввести, пока не нашёл слово ''кварк'' в книге [[Джойс, Джеймс|Джеймса Джойса]] 1939 года «''[[Поминки по Финнегану]]»'' со строчкой «Три кварка для мистера Марка»<ref>{{cite web|author = Герштейн, С. С.|url = http://nuclphys.sinp.msu.ru/mirrors/col.htm|title = Что такое цветовой заряд, или какие силы связывают кварки|lang = ru|website = |publisher = Соросовский образовательный журнал|date = 2000|access-date = 2022-07-02|ref = Герштейн|archive-date = 2017-01-14|archive-url = https://web.archive.org/web/20170114172536/http://nuclphys.sinp.msu.ru/mirrors/col.htm|url-status = live}}</ref><ref>{{Cite book|author= Joyce, J.|title=Finnegans Wake|page=[https://archive.org/details/finneganswake00jame_0/page/383 383]|publisher=[[Penguin Books]]|year=1982|isbn=978-0-14-006286-1|url=https://archive.org/details/finneganswake00jame_0/page/383}}</ref>:
{{Blockquote|<poem>
– Three quarks for Muster Mark!
Sure he hasn't got much of a bark
And sure any he has it's all beside the mark.
</poem>}}
Существует версия, что слово ''кварк'' — это устаревшее английское слово, означающее ''каркать''<ref>{{cite dictionary|title=The American Heritage Dictionary of the English Language|url=https://www.ahdictionary.com/word/search.html?q=quark|access-date=2020-10-02|archive-date=2021-01-26|archive-url=https://web.archive.org/web/20210126182235/https://ahdictionary.com/word/search.html?q=quark|url-status=live}}</ref>, а процитированные выше строки о птичьем хоре, насмехающемся над королем [[Марк ап Мерион|Корнуолла Марком]] в легенде о [[Тристан и Изольда|Тристане и Изольде]]<ref>
{{cite book
 |author=Crispi, L.
 |author2=Slote, S.
 |title=How Joyce Wrote Finnegans Wake. A Chapter-by-Chapter Genetic Guide
 |publisher=[[University of Wisconsin Press]]
 |year=2007
 |page=345
 |isbn=978-0-299-21860-7
}}</ref>. Однако широко распространено предположение, особенно в немецкоязычных частях мира, что Джойс усвоил это слово из немецкого во время своего пребывания в Вене. В немецком слово Quark имеет два значения: 1) творог, 2) чепуха. В немецкий же данное слово попало из [[Западнославянские языки|западнославянских]] языков ({{lang-cs|tvaroh}}, {{lang-pl|twaróg}} — «творог»)<ref>{{книга|автор=В. В. Иванов.|часть=Ранние коптские заимствования в славянском|заглавие=Славянская языковая и этноязыковая системы в контакте с неславянским окружением|место={{М.}}|издательство=Языки славянской культуры|год=2002|страницы=57—58}}</ref>. Согласно рассказу ирландского физика {{iw|О’Раферти, Лохлин|Лохлина О’Раферти|en|Lochlainn O'Raifeartaigh}}, Джойс во время пребывания в Германии на сельскохозяйственной выставке услышал рекламный слоган ''«Drei Mark für Musterquark»'' («три [[Рейхсмарка|марки]] за образцовый творог»), который был им позже перефразирован для романа<ref>{{статья|автор=H. Leutwyler|заглавие=Insights and puzzles in particle physics|ссылка=http://arxiv.org/pdf/1410.4000v1.pdf|автор издания=H. Fritzsch and M. Gell-Mann, eds.|издание=Fifty Years of Quarks|место=Singapore|издательство=World Scientific|год=2014|arXiv=1410.4000|archivedate=2018-04-21|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180421030547/https://arxiv.org/pdf/1410.4000v1.pdf}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.siff.us.es/iberjoyce/wp-content/uploads/2013/11/POJ-3.pdf|title=Why Joyce Is and Is Not Responsible for the Quark in Contemporary Physics|author=Gillespie, G. E. P.|website=Papers on Joyce 16|access-date=2018-01-17|archive-date=2018-01-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20180117193750/http://www.siff.us.es/iberjoyce/wp-content/uploads/2013/11/POJ-3.pdf|url-status=live}}</ref>. Гелл-Ман подробно остановился на названии кварка в своей книге 1994 года ''«Кварк и ягуар''»<ref name="Murray">
{{cite book
 |author= Gell-Mann, M.
 |title=The Quark and the Jaguar: Adventures in the Simple and the Complex
 |page=180
 |publisher=[[Henry Holt and Co.|Henry Holt and Co]]
 |year=1995
 |isbn=978-0-8050-7253-2
}}</ref>.
Цвейг предпочитал имя ''туз'' ({{lang-en|ace}}) для частицы{{sfn|Герштейн|2000}}, которую он теоретизировал, но терминология Гелл-Мана стала известна после того, как кварковая модель стала общепринятой<ref>
{{Cite book|author= Gleick, J.|title=Genius: Richard Feynman and Modern Physics|url= https://archive.org/details/geniusrichardfey0000glei/page/390|page=390|publisher=[[Little Brown and Company]]|year=1992|isbn=978-0-316-90316-5}}</ref>.

Ароматы кварков получили свои названия по нескольким причинам. Верхние (up, букв. «вверх») и нижние (down, букв. «вниз») кварки названы в честь верхних и нижних компонент [[Изотопический спин|изоспина]]<ref name="sakurai">
{{Cite book|author= Sakurai, J. J.|title=Modern Quantum Mechanics|url=https://archive.org/details/modernquantummec00saku_488|page=[https://archive.org/details/modernquantummec00saku_488/page/n388 376]|publisher=[[Addison–Wesley]]|year=1994|isbn=978-0-201-53929-5}}</ref>. Странные кварки получили своё название, потому что они были обнаружены как компоненты {{iw|Странная частица|странных частиц|en|Strange particle}}, обнаруженных в космических лучах за много лет до того, как была предложена кварковая модель; эти частицы считались «странными», потому что они имели необычно долгое время жизни<ref name="DHPerkins" />. Глэшоу, который совместно с Бьёркеном предложил очарованный кварк, говорил: «Мы назвали нашу конструкцию „очарованным кварком“, потому что мы были очарованы и довольны симметрией, которую он привнёс в субъядерный мир»<ref>
{{Cite book|author= Riordan, M.|title=The Hunting of the Quark: A True Story of Modern Physics|page=[https://archive.org/details/huntingofquarktr00mich/page/210 210]|publisher=[[Simon & Schuster]]|year=1987|isbn=978-0-671-50466-3|url=https://archive.org/details/huntingofquarktr00mich/page/210}}</ref>. Названия bottom (нижний) и top (верхний){{sfn|Зи|2009|с=429}}, придуманные Харари, были выбраны потому, что они являются «логическими партнёрами для верхних (up) и нижних (down) кварков»<ref name="Harari"/><ref name="StaleyTopBottomNames"/><ref name="DHPerkins">
{{Cite book|author= Perkins, D. H.|title=Introduction to High Energy Physics|url=https://archive.org/details/introductiontohi00perk_790|page=[https://archive.org/details/introductiontohi00perk_790/page/n21 8]|publisher=[[Cambridge University Press]]|year=2000|isbn=978-0-521-62196-0}}</ref>. Альтернативные названия b- и t-кварка — beautiful (прелестный, красивый) и true (истинный) соответственно{{Refn|Английские "beauty" и "truth" противопоставляются в последних строках стихотворения [[Китс, Джон|Китса]] от 1819 года «[[Ода к греческой вазе]]» и, возможно, были источником этих имён<ref>{{cite book |url=https://archive.org/details/remnantsoffallre0000roln |url-access=registration |quote=quark keats truth beauty. |title=Remnants Of The Fall: Revelations Of Particle Secrets |author= Rolnick, W. B. |page=[https://archive.org/details/remnantsoffallre0000roln/page/136 136] |publisher=[[World Scientific]] |year=2003 |isbn=978-9812380609 |access-date=2018-10-14}}</ref><ref>{{cite book |url=https://books.google.com/books?id=sV1rbCXrcQ0C&q=%22quark%22+keats+truth+beauty&pg=PT191 |title=Higgs Force: Cosmic Symmetry Shattered |author=Mee, N. |date=2012 |publisher=Quantum Wave Publishing |isbn=978-0957274617 |access-date=2018-10-14 }} {{Cite book |url=https://books.google.com/books?id=sV1rbCXrcQ0C&q=%22quark%22+keats+truth+beauty&pg=PT191 |title=Источник |isbn=978-0-9572746-0-0 |access-date=2022-05-31 |archive-date=2022-05-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220530182844/https://books.google.com/books?id=sV1rbCXrcQ0C&q=%22quark%22+keats+truth+beauty&pg=PT191 |url-status=unfit |last1=Mee |first1=Nicholas |date=2012 |publisher=Quantum Wave }}</ref><ref>{{cite book |url=https://books.google.com/books?id=ipf5CwAAQBAJ&q=%22quark%22+keats+truth+beauty&pg=PT214 |title=May We Borrow Your Language?: How English Steals Words From All Over the World |author=Gooden, P. |date=2016 |publisher=Head of Zeus |isbn=978-1784977986 |access-date=2018-10-14 }} {{Cite book |url=https://books.google.com/books?id=ipf5CwAAQBAJ&q=%22quark%22+keats+truth+beauty&pg=PT214 |title=Источник |isbn=978-1-78497-797-9 |access-date=2022-05-31 |archive-date=2022-05-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220530182842/https://books.google.com/books?id=ipf5CwAAQBAJ&q=%22quark%22+keats+truth+beauty&pg=PT214 |url-status=unfit |last1=Gooden |first1=Philip |date=2016-11-03 |publisher=Head of Zeus }}</ref>}}, но эти имена несколько вышли из употребления<ref>
{{Cite book|author= Close, F.|title=The New Cosmic Onion|page=133|publisher=[[CRC Press]]|year=2006|isbn=978-1-58488-798-0}}</ref>. Ускорительные комплексы, предназначенные для массового производства b-кварков, иногда называют «[[B-фабрика|фабриками прелести]]»<ref>{{cite web|url=http://lss.fnal.gov/archive/test-proposal/0000/fermilab-proposal-0783.pdf|title=Letter of Intent for a Tevatron Beauty Factory|author=Volk, J. T.|year=1987|access-date=2022-05-31|archive-date=2016-04-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20160411093142/http://lss.fnal.gov/archive/test-proposal/0000/fermilab-proposal-0783.pdf|url-status=live}}</ref>, а название «истинный кварк» в английском языке не прижилось.

== Характеристики ==

=== Электрический заряд ===
{{main|Электрический заряд}}
Кварки имеют [[Дробь (математика)|дробные]] значения электрического заряда — либо −{{Дробь2|1|3}} или +{{Дробь2|2|3}} [[Элементарный электрический заряд|элементарного электрического заряда]] (е), в зависимости от аромата. Верхние, очарованные и истинные кварки (вместе именуемые ''верхними кварками'') имеют заряд +{{Дробь2|2|3}} е; нижние, странные и прелестные кварки (''нижние кварки'') имеют заряд −{{Дробь2|1|3}} е. Антикварки имеют заряд, противоположный соответствующим им кваркам; верхние антикварки имеют заряды −{{Дробь2|2|3}} е, и нижние антикварки имеют заряды +{{Дробь2|1|3}} е. Поскольку электрический заряд [[адрон]]а представляет собой сумму зарядов составляющих его кварков, все адроны имеют целочисленные заряды: сочетание трёх кварков (барионов), трёх антикварков (антибарионов) или кварка и антикварка (мезонов) всегда приводит к заряду, выражаемому целым числом<ref>.
{{Cite book|author= Quigg, C.|chapter=Particles and the Standard Model|editor=G. Fraser|title=The New Physics for the Twenty-First Century|url=https://archive.org/details/newphysicsfortwe0000unse|page=[https://archive.org/details/newphysicsfortwe0000unse/page/91 91]|publisher=[[Cambridge University Press]]|year=2006|isbn=978-0-521-81600-7}}</ref>. Например, адронные составляющие атомных ядер, нейтроны и протоны, имеют заряды 0 е и +1 е соответственно; нейтрон состоит из двух нижних кварков и одного верхнего кварка, а протон — из двух верхних кварков и одного нижнего кварка<ref name="Knowing"/>.

=== Спин ===
{{main|Спин}}
Спин — это внутреннее свойство элементарных частиц, а его направление — важная [[Степени свободы (физика)|степень свободы]]. Иногда его визуализируют как вращение объекта вокруг собственной оси (отсюда и название «[[wiktionary:spin|спин]]» от {{Lang-en|spin}}), хотя это понятие несколько ошибочно на субатомных масштабах, поскольку считается, что элементарные частицы имеют [[Материальная точка|точечную форму]]<ref>{{cite web|url=https://www.bbc.co.uk/dna/h2g2/A666173|title=The Standard Model of Particle Physics|publisher=BBC|access-date=2009-04-19|year=2002|archive-date=2009-02-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20090214213158/http://www.bbc.co.uk/dna/h2g2/A666173|url-status=live}}</ref>.

Спин представляется [[Вектор (геометрия)|вектором]], длина которого измеряется в единицах [[Постоянная Планка|приведённой постоянной Планка]] ''ħ''. Для кварков измерение [[Проекция вектора|компоненты]] вектора спина вдоль любой оси может дать только значения +{{Дробь2|''ħ''|2}} или −{{Дробь2|''ħ''|2}}; по этой причине кварки классифицируются как [[Спин 1/2|частицы со спином {{Дробь2|1|2}}]]<ref>
{{Cite book|author= Close, F.|title=The New Cosmic Onion|pages=80–90|publisher=[[CRC Press]]|year=2006|isbn=978-1-58488-798-0}}</ref>. Составляющая спина вдоль заданной оси — условно оси ''z'' — часто обозначается стрелкой вверх ↑ для значения +{{Дробь2|1|2}} и стрелкой вниз ↓ для значения −{{Дробь2|1|2}}, размещённый после символа аромата. Например, верхний кварк со спином +{{Дробь2|1|2}} ''z'' обозначается как u↑<ref>
{{Cite book|author= Lincoln, D.|title=Understanding the Universe|url=https://archive.org/details/understandinguni0000linc|publisher=[[World Scientific]]|year=2004|isbn=978-981-238-705-9}}</ref>.

=== Слабое взаимодействие ===
{{main|Слабое взаимодействие}}
[[Файл:Beta_Negative_Decay.svg|справа|мини|192x192пкс| [[Диаграммы Фейнмана|Диаграмма Фейнмана]] [[бета-распад]]а с течением времени, направленным вверх. Матрица CKM кодирует вероятность распада этого и других кварков.]]
Кварк одного аромата может превратиться в кварк другого аромата только посредством слабого взаимодействия, одного из четырёх [[Фундаментальные взаимодействия|фундаментальных взаимодействий]] в физике элементарных частиц. Поглощая или испуская [[W- и Z-бозоны|W-бозон]], любой верхний кварк (верхний, очарованный и t-кварк) может превратиться в любой нижний кварк (нижний, странный и b-кварк) и наоборот. Этот механизм трансформации аромата вызывает [[Радиоактивный распад|радиоактивный]] процесс [[бета-распад]]а, в котором нейтрон ({{SubatomicParticle|neutron}}) «расщепляется» на протон ({{SubatomicParticle|proton}}), [[электрон]] ({{SubatomicParticle|электрон}}) и [[Электронное нейтрино|электронное антинейтрино]] ({{SubatomicParticle|electron antineutrino}}) (см. рисунок). Это происходит, когда один из нижних кварков в нейтроне ({{SubatomicParticle|up quark}}{{SubatomicParticle|down quark}}) распадается на верхний кварк, испуская [[Виртуальная частица|виртуальный]] {{SubatomicParticle|W boson-}} бозон, превращающий нейтрон в протон ({{SubatomicParticle|up quark}}{{SubatomicParticle|down quark}}). {{SubatomicParticle|W boson-}} бозон затем распадается на электрон и электронное антинейтрино<ref name="SLAC">{{cite web|url=http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/weakinteract.html|title=Weak Interactions|website=Virtual Visitor Center|publisher=[[Stanford Linear Accelerator Center]]|access-date=2008-09-28|year=2008|archive-date=2011-11-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20111123112925/http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/weakinteract.html|url-status=live}}</ref>.
{| cellpadding="5%" style="margin:auto;"
| {{SubatomicParticle|Neutron}}
|→
| {{SubatomicParticle|протон}}
| +
|{{SubatomicParticle|электрон}}
| +
|{{SubatomicParticle|electron antineutrino}}
|(Бета распад в адронных обозначениях)
|-
|{{SubatomicParticle|up quark}}{{SubatomicParticle|down quark}}{{SubatomicParticle|down quark}}
|→
|{{SubatomicParticle|up quark}}{{SubatomicParticle|up quark}}{{SubatomicParticle|down quark}}
| +
|{{SubatomicParticle|электрон}}
| +
|{{SubatomicParticle|electron antineutrino}}
|(Бета распад в кварковых обозначениях)
|}
И бета-распад, и обратный ему процесс {{iw|Обратный бета-распад|обратного бета-распада|en|Inverse beta decay}} обычно используются в медицинских приложениях, таких как [[позитронно-эмиссионная томография]] (ПЭТ)<ref>{{cite journal |author1=Dilworth, J. R.|author2=Pascu, S. I. | title = The chemistry of PET imaging with zirconium-89 | journal = Chemical Society Reviews | volume = 47 | issue = 8 | pages = 2554–2571 | year = 2018 | pmid = 29557435 | doi = 10.1039/C7CS00014F }}</ref>, и в экспериментах по [[нейтринная обсерватория|обнаружению нейтрино]]<ref>{{Cite journal|last=Arns|first=Robert G.|date=2001-09-01|title=Detecting the Neutrino|url=https://doi.org/10.1007/PL00000535|journal=Physics in Perspective|language=en|volume=3|issue=3|pages=314–334|doi=10.1007/PL00000535|bibcode=2001PhP.....3..314A|s2cid=53488480|issn=1422-6944}}</ref>.
[[Файл:Quark weak interactions ru.svg|мини|271x271пкс| {{iw|Взаимодействие (физика)|Силы|en|Coupling (physics)}} слабых взаимодействий между шестью кварками. Интенсивности линий определяются элементами [[CKM-матрица|матрицы СКМ]]. Три шара «u», «c» и «t», относящиеся к верхним кваркам, расположены над тремя шарами «d», «s», «b», обозначающие нижние кварки. Широкие линии соединяют верхние и нижние кварки с уровнем серого, указывающим на силу слабого взаимодействия между ними.]]
Хотя процесс трансформации аромата одинаков для всех кварков, каждый кварк предпочитает трансформироваться в кварк своего собственного поколения. Относительные тенденции всех преобразований аромата описываются [[Матрица (математика)|математической таблицей]], называемой [[CKM-матрица|матрицей Кабиббо — Кобаяши — Маскавы]] (матрица СКМ). При условии [[Унитарный оператор|унитарности]] приблизительные [[Абсолютная величина|величины]] элементов матрицы CKM<ref name="PDG2010">{{Cite journal|author=Nakamura, K.|display-authors=etal|year=2010|title=Review of Particles Physics: The CKM Quark-Mixing Matrix|url=http://pdg.lbl.gov/2010/reviews/rpp2010-rev-ckm-matrix.pdf|journal=[[Journal of Physics G]]|volume=37|issue=7A|bibcode=2010JPhG...37g5021N|doi=10.1088/0954-3899/37/7A/075021|access-date=2022-05-31|archive-date=2018-07-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20180714055423/http://pdg.lbl.gov/2010/reviews/rpp2010-rev-ckm-matrix.pdf|url-status=live}}</ref>:

: <math alt="|V_ud| ≅ 0.974; |V_us| ≅ 0.225; |V_ub| ≅ 0.003; |V_cd| ≅ 0.225; |V_cs| ≅ 0.973; |V_cb| ≅ 0.041; |V_td| ≅ 0.009; |V_ts| ≅ 0.040; |V_tb| ≅ 0.999.">
\begin{bmatrix} |V_\mathrm {ud}| & |V_\mathrm {us}| & |V_\mathrm {ub}| \\ |V_\mathrm {cd}| & |V_\mathrm {cs}| & |V_\mathrm {cb}| \\ |V_\mathrm {td}| & |V_\mathrm {ts}| & |V_\mathrm {tb}| \end{bmatrix} \approx
\begin{bmatrix} 0.974 & 0.225 & 0.003 \\ 0.225 & 0.973 & 0.041 \\ 0.009 & 0.040 & 0.999 \end{bmatrix},</math>

где ''V''<sub>''ij''</sub> представляет тенденцию кварка аромата ''i'' превращаться в кварк аромата ''j'' (или наоборот)<ref group="nb">Фактическая вероятность распада одного кварка на другой является сложной функцией (среди прочих переменных) массы распадающегося кварка, масс продуктов распада и соответствующего элемента матрицы CKM. Эта вероятность прямо пропорциональна (но не равна) квадрату величины (|''V''<sub>''ij'' </sub>|<sup>2</sup>) соответствующего элемента матрицы CKM.</ref>.

Существует эквивалентная матрица слабого взаимодействия для лептонов (правая часть бозона W на приведённой выше диаграмме бета-распада), называемая [[PMNS-матрица|матрицей Понтекорво — Маки — Накагавы — Сакаты]] (матрица PMNS)<ref>{{Cite journal|author= Maki, Z.|title=Remarks on the Unified Model of Elementary Particles|journal=[[Progress of Theoretical Physics]]|volume=28|issue=5|year=1962|pages=870–880 |bibcode=1962PThPh..28..870M|doi=10.1143/PTP.28.870}}</ref>. Вместе матрицы CKM и PMNS описывают все преобразования ароматов, но связи между ними пока не ясны<ref>
{{Cite journal|author= Chauhan, B. C.|title=Quark–Lepton Complementarity, Neutrino and Standard Model Data Predict {{nowrap|1=θ{{su|p=PMNS|b=13}} = {{val|9|+1|-2|u=°}}}}<!-- See Section 2 -->|journal=[[European Physical Journal]]|volume=C50|issue=3|pages=573–578|year=2007|arxiv=hep-ph/0605032|bibcode=2007EPJC...50..573C|doi=10.1140/epjc/s10052-007-0212-z}}</ref>.

=== Сильное взаимодействие и цветовой заряд ===
{{main|Цветовой заряд|Сильное взаимодействие}}
[[Файл:Hadron colors ru.svg|справа|мини|200px|Все типы [[адрон]]ов имеют нулевой суммарный цветовой заряд. Зелёная и пурпурная («антизелёная») стрелки, уравновешивающие друг друга, создавая бесцветное состояние, представляют мезон; красная, зелёная и синяя стрелки, переходящие в бесцветное состояние, обозначают барион; жёлтая («антисиняя»), пурпурная и голубая («антикрасная») стрелки, переходящие в бесцветное состояние, представляют антибарион.]]
[[Файл:Strong_force_charges.svg|слева|мини|200x200пкс| Схема сильных зарядов для трёх цветов кварков, трёх антикварков и восьми глюонов (с двумя перекрывающимися нулевыми зарядами).]]
Согласно [[Квантовая хромодинамика|квантовой хромодинамике]] (КХД), кварки обладают свойством, называемым ''[[Цветовой заряд|цветовым зарядом]]''. Существует три типа цветового заряда, условно обозначенные ''синим'', ''зелёным'' и ''красным''<ref group="nb">Несмотря на свое название, цветовой заряд не связан с цветовым спектром видимого света.</ref>. Каждый из них дополняется антицветом — ''антисиним'', ''антизелёным'' и ''антикрасным'' . Каждый кварк несёт цвет, а каждый антикварк несёт антицвет<ref>{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/color.html#c2|title=The Color Force|author=Nave, R.|website=[[HyperPhysics]]|publisher=[[Georgia State University]], Department of Physics and Astronomy|access-date=2009-04-26|archive-date=2007-08-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20070820075205/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/color.html#c2|url-status=live}}</ref>.

Система притяжения и отталкивания между кварками, заряженными различными комбинациями трёх цветов, называется [[Сильное взаимодействие|сильным взаимодействием]], которое опосредовано [[Авианосец|переносится частицами]], известными как ''[[глюон]]ы''; это подробно обсуждается ниже. Теория, описывающая сильные взаимодействия, называется [[Квантовая хромодинамика|квантовой хромодинамикой]] (КХД). Кварк, который будет иметь одно значение цвета, может образовать {{iw|связанное энергетическое состояние|связанную систему|en|Bound state}} с антикварком, несущим соответствующий антицвет. Результатом притяжения двух кварков будет цветовая нейтральность: кварк с цветовым зарядом ''ξ'' плюс антикварк с цветовым зарядом −''ξ'' приведут к цветовому заряду 0 (или «белому» цвету) и образованию [[мезон]]а. Это аналогично [[Аддитивное смешение цветов|аддитивной цветовой]] модели в базовой [[Оптика|оптике]]. Точно так же комбинация трёх кварков, каждый с разными цветовыми зарядами, или трёх антикварков, каждый с антицветными зарядами, приведёт к тому же «белому» цветовому заряду и образованию [[барион]]а или [[Барион|антибариона]]<ref>
{{Cite book|author= Schumm, B. A.|title=Deep Down Things|pages=[https://archive.org/details/deepdownthingsbr00schu/page/131 131–132]|year=2004|publisher=JHU Press |isbn=978-0-8018-7971-5|url=https://archive.org/details/deepdownthingsbr00schu/page/131}}</ref>.

В современной физике элементарных частиц [[Калибровочная инвариантность|калибровочные симметрии]] — разновидность группы [[Группы симметрии|симметрии]] — связывают взаимодействия между частицами (см. [[Калибровочная инвариантность|Калибровочные теории]]). Цвет [[Специальная унитарная группа|SU(3)]] (обычно сокращенно SU(3)<sub>c</sub>) представляет собой калибровочную симметрию, которая связывает цветовой заряд в кварках и является определяющей симметрией квантовой хромодинамики<ref name="PeskinSchroeder">Part III of
{{Cite book|author= Peskin, Michael E.; Schroeder, Daniel V. |title=An Introduction to Quantum Field Theory|url=https://archive.org/details/introductiontoqu0000pesk|publisher=[[Addison–Wesley]]|year=1995|isbn=978-0-201-50397-5}}</ref>. Подобно тому, как законы физики не зависят от того, какие направления в пространстве обозначены ''x'', ''y'' и ''z'', и остаются неизменными, если оси координат поворачиваются в новую ориентацию, физика квантовой хромодинамики не зависит от направления в трёхмерном цветовом пространстве определяемого на базисе синего, красного и зелёного. Преобразования цвета SU(3)<sub>c</sub> соответствуют «вращениям» в цветовом пространстве (которое является [[Векторное пространство|комплексным пространством]]). Каждый аромат кварка ''f'', каждый с подтипами ''f''<sub>B</sub>, ''f''<sub>G</sub>, ''f''<sub>R</sub>, соответствующими цветам кварков<ref>
{{Cite book|author= Icke, V.|title=The Force of Symmetry|url=https://archive.org/details/forceofsymmetry0000icke|publisher=[[Cambridge University Press]]|year=1995|isbn=978-0-521-45591-6}}</ref>, образует триплет: трёхкомпонентное [[Квантовая теория поля|квантовое поле]], которое преобразуется в соответствии с фундаментальным [[Теория представлений|представлением]] группы SU(3)<sub>c</sub><ref>
{{Cite book|author=Han, M. Y.|title=A Story of Light|url=https://archive.org/details/storylightshorti00hanm_264|publisher=[[World Scientific]]|year=2004|isbn=978-981-256-034-6}}</ref>. Требование, чтобы SU(3)<sub>c</sub> было локальным, то есть чтобы его преобразования могли меняться в пространстве и во времени, определяет свойства сильного взаимодействия. В частности, это подразумевает существование [[Глюон|восьми типов глюонов,]] которые действуют как переносчики взаимодейсвия<ref name="PeskinSchroeder" /><ref>{{Cite encyclopedia|title=Quantum Chromodynamics (physics)|url=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486191/quantum-chromodynamics#ref=ref892183|access-date=2009-05-12|archive-date=2010-12-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20101209060247/http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486191/quantum-chromodynamics#ref=ref892183|url-status=live}} {{Cite web |url=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486191/quantum-chromodynamics |title=Источник |access-date=2022-05-31 |archive-date=2010-12-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20101209060247/http://www.britannica.com/EBchecked/topic/486191/quantum-chromodynamics |url-status=unfit }}</ref>.

=== Масса ===
{{main|Инвариантная масса}}
[[Файл:Quark_masses_as_balls.svg|слева|мини|200px|Текущие массы кварков для всех шести ароматов в сравнении, как [[шар]]ы пропорциональных объёмов. [[Протон]] (серый) и [[электрон]] (красный) показаны в левом нижнем углу для масштаба.]]
Два термина используются для обозначения массы кварка: ''{{iw|Токовый кварк|масса токового кварка|en|Current quark}}'' относится к массе самого кварка, а ''{{iw|конституентный кварк|масса конституентного кварка|en|Constituent quark}}'' относится к массе токового кварка плюс массе поля [[глюон]]ных [[Квантовая теория поля|частиц]], окружающих его<ref>
{{cite book
 |author= Watson, A.
 |title=The Quantum Quark
 |url= https://archive.org/details/quantumquark0000wats
 |pages=[https://archive.org/details/quantumquark0000wats/page/285 285]–286
 |publisher=[[Cambridge University Press]]
 |year=2004
 |isbn=978-0-521-82907-6
}}</ref>. Эти массы обычно имеют очень разные значения. Большая часть массы адрона происходит от глюонов, которые связывают составляющие его кварки вместе, а не от самих кварков. Хотя глюоны по своей природе безмассовы, они обладают энергией — {{iw|Энергия связи квантовой хромодинамики|энергией связи квантовой хромодинамики|en|Quantum chromodynamics binding energy}}, что сильно влияет на общую массу адрона (см. [[Масса в специальной теории относительности]]). Например, протон имеет массу примерно 938 [[Электронвольт|МэВ/с<sup>2</sup>]], из которых масса покоя его трёх валентных кварков составляет только около 9 МэВ/с<sup>2</sup>; большую часть остатка можно отнести к энергии поля глюонов<ref name="PDGQuarks">
{{Cite journal|author= Olive, K. A.|display-authors=etal|title=Review of Particle Physics|journal=[[Chinese Physics C]]|volume=38|issue=9|pages=1–708|year=2014|bibcode=2014ChPhC..38i0001O|doi=10.1088/1674-1137/38/9/090001|pmid=10020536|url=http://bib-pubdb1.desy.de/record/172097/files/PUBDB-2014-03548.pdf }}</ref><ref>
{{cite book
 |author1= Weise, W.
 |author2= Green, A. M.
 |title=Quarks and Nuclei
 |pages=65–66
 |publisher=[[World Scientific]]
 |year=1984
 |isbn=978-9971-966-61-4
}}</ref> (см. {{iw|нарушение киральной симметрии||en|Chiral symmetry breaking}}). Стандартная модель утверждает, что масса элементарных частиц определяется [[Механизм Хиггса|механизмом Хиггса]], который связан с [[Бозон Хиггса|бозоном Хиггса]]. Есть надежда, что дальнейшие исследования причин большой массы t-кварка ~173 ГэВ/с<sup>2</sup>, что почти равно массе атома золота<ref name="PDGQuarks" /><ref>
{{cite book
 |author= McMahon, D.
 |title=Quantum Field Theory Demystified
 |url=https://archive.org/details/quantumfieldtheo00mcma_095
 |url-access=limited
 |page=[https://archive.org/details/quantumfieldtheo00mcma_095/page/n35 17]
 |publisher=[[McGraw–Hill]]
 |year=2008
 |isbn=978-0-07-154382-8
}}</ref>, может дать больше информации о происхождении массы кварков и других элементарных частиц<ref>{{cite book
 |author= Roth, S. G.
 |title=Precision Electroweak Physics at Electron–Positron Colliders
 |page=VI
 |publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]
 |year=2007
 |isbn=978-3-540-35164-1
}}</ref>.

=== Размер ===
В КХД кварки считаются точечными объектами нулевого размера. По состоянию на 2014 год экспериментальные данные показывают, что они не больше, чем 10<sup>−4</sup> размера протона, то есть меньше 10<sup>−19</sup> метров<ref>{{cite web|url=http://www.pbs.org/wgbh/nova/blogs/physics/2014/10/smaller-than-small/|title=Smaller than Small: Looking for Something New With the LHC by Don Lincoln ''PBS Nova'' blog 28 October 2014|website=[[PBS]]|access-date=2022-05-31|archive-date=2018-09-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20180914125900/http://www.pbs.org/wgbh/nova/blogs/physics/2014/10/smaller-than-small/|url-status=live}}</ref>.

=== Таблица свойств ===
{{main|Аромат (физика)}}
В следующей таблице приведены основные свойства шести кварков. [[Аромат (физика)|Квантовые числа аромата]] ([[Изотопический спин|изоспин]] (''I<sub>3</sub>''), [[Очарование (квантовое число)|очарование]] (''C''), [[странность]] (''S'', не путать со спином), [[Истинность (квантовое число)|истинность]] (''T'') и [[b-кварк|прелесть]] или красота (B')) присваиваются определённым ароматам кварков и обозначают качества кварковых систем и адронов. [[Барионное число]] (''B'') равно +{{Дробь2|1|3}} кварков, так как барионы состоят из трёх кварков. Для антикварков электрический заряд (''Q'') и все ароматические квантовые числа (''B'', ''I<sub>3</sub>'', ''C'', ''S'', ''T'' и B''′'') имеют противоположный знак. Масса и [[Полный момент импульса (квантовое число)|полный угловой момент]] (''J'', равный спину для точечных частиц) не меняют знака для антикварков<ref name=FE />.
{{clear}}
{| class="wikitable" style="margin: 0 auto; text-align:center"
|+'''Ароматы кварков'''<ref name=FE /><ref name="PDGQuarks"/>
! colspan="2" | Частица
! rowspan="2" | Масса ([[Электронвольт|МэВ/''с''<sup>2</sup>]])<sup>*</sup>
! rowspan="2" width="50"| ''J''
! rowspan="2" width="50"| ''B''
! rowspan="2" width="50"| ''Q'' ([[Элементарный электрический заряд|е]])
! rowspan="2" width="50"| ''I''<sub>3</sub>
! rowspan="2" width="50"| ''C''
! rowspan="2" width="50"| ''S''
! rowspan="2" width="50"| ''T''
! rowspan="2" width="50"| ''B′''
! colspan="2" | Античастица
|-
! Имя
! Символ
! Имя
! Символ
|-
| colspan="13" | '''''Первое поколение'''''
|-
| [[u-кварк|верхний]]{{sfn|Дэвис|1989|с=47}} ({{lang-en|up}})
|{{SubatomicParticle|Up quark}}
| {{Val|2.3|0.7}} ± 0,5
|{{sfrac|1|2}}
| +{{Дробь2|1|3}}
| +{{Дробь2|2|3}}
| +{{Дробь2|1|2}}
| 0
| 0
| 0
| 0
| антиверхний
|{{SubatomicParticle|Up antiquark}}
|-
| [[d-кварк|нижний]]{{sfn|Дэвис|1989|с=47}} ({{lang-en|down}})
|{{SubatomicParticle|Down quark}}
| {{Val|4.8|0.5}} ± 0,3
|{{sfrac|1|2}}
| +{{Дробь2|1|3}}
| −{{Дробь2|1|3}}
| −{{Дробь2|1|2}}
| 0
| 0
| 0
| 0
| антинижний
|{{SubatomicParticle|Down antiquark}}
|-
| colspan="13" | '''''Второе поколение'''''
|-
| [[c-кварк|очарованный]]{{sfn|Дэвис|1989|с=49}} ({{lang-en|charm}})
|{{SubatomicParticle|Charm quark}}
| {{Val|1275|25}}
|{{sfrac|1|2}}
| +{{Дробь2|1|3}}
| +{{Дробь2|2|3}}
| 0
| +1
| 0
| 0
| 0
| антиочарованный
|{{SubatomicParticle|Charm antiquark}}
|-
| [[s-кварк|странный]]{{sfn|Дэвис|1989|с=47}} ({{lang-en|strange}})
|{{SubatomicParticle|Strange quark}}
| {{Val|95|5}}
|{{sfrac|1|2}}
| +{{Дробь2|1|3}}
| −{{Дробь2|1|3}}
| 0
| 0
| −1
| 0
| 0
| антистранный
|{{SubatomicParticle|Strange antiquark}}
|-
| colspan="13" | '''''Третье поколение'''''
|-
| [[t-кварк|истинный]]{{sfn|Дэвис|1989|с=50}} ({{lang-en|top, truth}})
|{{SubatomicParticle|Top quark}}
| {{Val|173210|510}} ± 710 *
|{{sfrac|1|2}}
| +{{Дробь2|1|3}}
| +{{Дробь2|2|3}}
| 0
| 0
| 0
| +1
| 0
| антиистинный
|{{SubatomicParticle|Top antiquark}}
|-
| [[b-кварк|прелестный]]{{sfn|Дэвис|1989|с=49}} ({{lang-en|bottom, beauty}})
|{{SubatomicParticle|Bottom quark}}
| {{Val|4180|30}}
|{{sfrac|1|2}}
| +{{Дробь2|1|3}}
| −{{Дробь2|1|3}}
| 0
| 0
| 0
| 0
| −1
| антипрелестный
|{{SubatomicParticle|Bottom antiquark}}
|}
<center><small><br>''J'' — [[Полный момент импульса (квантовое число)|полный угловой момент]], ''B'' — [[барионное число]], ''Q'' — [[электрический заряд]],<br></small> <small>''I''<sub>3</sub> — [[Изотопический спин|изоспин]], ''C'' — [[Очарование (квантовое число)|очарование]], ''S'' — [[странность]], ''T'' — [[Истинность (квантовое число)|истинность]], ''B''′ = прелесть, красота.<br>* Обозначения, такие как {{Val|173210|510}} ± 710, в случае t-кварка, обозначает два типа [[Неопределённость измерения|неопределённости измерения]]: первая неопределённость носит {{iw|Статистическая ошибка|статистический|en|Errors and residuals}} характер, а вторая — [[Погрешность измерения|систематический]].</small></center>

== Взаимодействующие кварки ==
{{main|Конфайнмент|Глюон}}
Как описано в [[Квантовая хромодинамика|квантовой хромодинамике]], носителями [[Сильное взаимодействие|сильного взаимодействия]] выступают глюоны — безмассовые [[Векторный бозон|векторные]] [[калибровочные бозоны]]. Каждый глюон несёт один цветовой заряд и один антицветовой заряд. В стандартной структуре взаимодействия частиц (часть более общей формулировки, известной как [[Стационарная теория возмущений в квантовой механике|теория возмущений]]) глюоны постоянно обмениваются между кварками посредством [[Виртуальная частица|виртуального]] процесса испускания и поглощения. Когда глюон передаётся между кварками, у обоих происходит изменение цвета; например, если красный кварк испускает красно-антизелёный глюон, то он становится зелёным, а если зелёный кварк поглощает красно-антизелёный глюон, то он становится красным. Поэтому при постоянном изменении цвета каждого кварка их сильное взаимодействие сохраняется<ref>
{{cite book
 |author= Feynman, R. P.
 |title=QED: The Strange Theory of Light and Matter
 |edition=1st
 |pages=[https://archive.org/details/qedstrangetheory00feyn_822/page/n140 136]–137
 |publisher=[[Princeton University Press]]
 |year=1985
 |isbn=978-0-691-08388-9
|title-link=QED: The Strange Theory of Light and Matter
 }}</ref><ref name="Veltman45">
{{cite book
 |author= Veltman, M.
 |title=Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics
 |url=https://archive.org/details/factsmysteriesin0000velt
 |url-access=registration
 |pages=[https://archive.org/details/factsmysteriesin0000velt/page/45 45–47]
 |publisher=[[World Scientific]]
 |year=2003
 |isbn=978-981-238-149-1 
}}</ref><ref>
{{cite book
 |author1= Wilczek, F.
 |author2= Devine, B.
 |title=Fantastic Realities
 |url=https://archive.org/details/fantasticrealiti00wilc
 |url-access=limited
 |page=[https://archive.org/details/fantasticrealiti00wilc/page/n94 85]
 |publisher=[[World Scientific]]
 |year=2006
 |isbn=978-981-256-649-2
}}</ref>.

Поскольку глюоны несут цветовой заряд, они сами способны излучать и поглощать другие глюоны. Это вызывает ''[[Асимптотическая свобода|асимптотическую свободу]]'': по мере сближения кварков хромодинамическая сила связи между ними ослабевает<ref>
{{Cite book|author1= Wilczek, F.|author2= Devine, B.|title=Fantastic Realities|url= https://archive.org/details/fantasticrealiti0000wilc|pages=400ff|publisher=[[World Scientific]]|year=2006|isbn=978-981-256-649-2}}</ref>. И наоборот, по мере увеличения расстояния между кварками сила связи усиливается. Цветовое поле становится напряжённым, подобно эластичной ленте при растяжении, и спонтанно создаётся больше глюонов соответствующего цвета, чтобы усилить поле. При превышении определённого порога энергии [[Рождение пар|создаются]] пары кварков и антикварков. Эти пары связываются с разделяющимися кварками, вызывая образование новых адронов. Это явление известно как ''[[Конфайнмент|ограничение цвета]]'': кварки никогда не появляются изолированно<ref name="Veltman295">
{{Cite book|author1= Veltman, M.|title=Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics|url=https://archive.org/details/factsmysteriesin0000velt|pages=[https://archive.org/details/factsmysteriesin0000velt/page/295 295–297]|publisher=[[World Scientific]]|year=2003|isbn=978-981-238-149-1}}</ref><ref>
{{Cite book|author1=T. Yulsman|title=Origin|publisher=[[CRC Press]]|year=2002|isbn=978-0-7503-0765-9}}</ref>. Этот процесс [[Адронизация|адронизации]] происходит до того, как кварки, образованные при столкновении при высоких энергиях, смогут взаимодействовать каким-либо другим образом. Единственным исключением является t-кварк, который может распасться до того, как адронизируется<ref name="PDB-top-quark">{{Cite journal|author=[[Particle Data Group]]|title=Top quark|journal=[[Progress of Theoretical and Experimental Physics]]|volume=2020|date=2020-06-01|pages=083C01|url=http://pdg.lbl.gov/2020/reviews/rpp2020-rev-top-quark.pdf|access-date=2022-05-31|archive-date=2022-05-30|archive-url=https://web.archive.org/web/20220530182841/https://pdg.lbl.gov/2020/reviews/rpp2020-rev-top-quark.pdf|url-status=live}}</ref>.

=== Морские кварки ===
Адроны содержат наряду с ''[[Кварковая модель|валентными кварками]]'' ({{SubatomicParticle|valence quark}}), которые дают вклад в [[Квантовое число|квантовые числа]], [[Виртуальная частица|виртуальные]] кварк-антикварковые ({{SubatomicParticle|кварк}}{{SubatomicParticle|антикварк}}) пары, известные как ''морские кварки'' ({{SubatomicParticle|sea quark}}), которые существуют достаточно долгое время в частицах, движущихся близко к световой скорости<ref>{{cite web |author =  Иванов, Игорь|url =https://elementy.ru/novosti_nauki/433776/Razreshena_dvadtsatiletnyaya_zagadka_antikvarkovogo_ustroystva_protona/t261885/Igor_Ivanov|title = Разрешена двадцатилетняя загадка антикваркового устройства протона|lang = ru|website = https://elementy.ru/|publisher = |date = 2021-03-01|access-date = 2022-07-02 |ref=Иванов}}</ref>. Морские кварки образуются, когда расщепляется глюон цветового поля адрона; этот процесс также работает в обратном направлении, поскольку при [[Аннигиляция|аннигиляции]] двух морских кварков образуется глюон. Результатом является постоянный поток расщеплений и создания глюонов, в просторечии известный как «море»<ref>
{{cite book
 |author= Steinberger, J.
 |title=Learning about Particles
 |url=https://archive.org/details/learningaboutpar00stei_561
 |url-access=limited
 |page=[https://archive.org/details/learningaboutpar00stei_561/page/n136 130]
 |publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]
 |year=2005
 |isbn=978-3-540-21329-1
}}</ref>. Морские кварки намного менее стабильны, чем их валентные аналоги, и они обычно аннигилируют друг с другом внутри адрона. Несмотря на это, морские кварки могут при определённых обстоятельствах адронизироваться в барионные или мезонные частицы<ref>
{{cite book
 |author= Wong, C.-Y.
 |title=Introduction to High-energy Heavy-ion Collisions
 |page=149
 |publisher=[[World Scientific]]
 |year=1994
 |isbn=978-981-02-0263-7
}}</ref>.

=== Другие фазы кварковой материи ===
[[Файл:QCDphasediagram ru.svg|справа|мини| Качественная визуализация [[Фазовая диаграмма|фазовой диаграммы]] кварковой материи. Точные детали диаграммы являются предметом продолжающихся исследований. Кварк-глюонная плазма существует при очень высоких температурах; адронная фаза существует при более низких температурах и барионных плотностях, в частности ядерная материя при относительно низких температурах и промежуточных плотностях; цветовая сверхпроводимость существует при достаточно низких температурах и высоких плотностях<ref name="Ruester">
{{Cite journal|author= Rüester, S. B.|title=The Phase Diagram of Neutral Quark Natter: Self-consistent Treatment of Quark Masses|journal=[[Physical Review D]]|volume=72|issue=3|year=2005|page=034004 |arxiv=hep-ph/0503184|bibcode=2005PhRvD..72c4004R|doi=10.1103/PhysRevD.72.034004}}</ref><ref name="Alford">
{{Cite journal|author= Alford, M. G.|title=Color Superconductivity in Dense Quark Matter|journal=[[Reviews of Modern Physics]]|volume=80|issue=4|pages=1455–1515|year=2008|arxiv=0709.4635|bibcode=2008RvMP...80.1455A|doi=10.1103/RevModPhys.80.1455}}</ref>.]]
В достаточно экстремальных условиях кварки могут выйти из связанных состояний и распространяться как термализованные «свободные» возбуждения в большей среде. В ходе [[Асимптотическая свобода|асимптотической свободы]] сильное взаимодействие ослабевает при повышении температуры. В конце концов, ограничение цвета будет фактически нарушено в чрезвычайно горячей [[Плазма|плазме]] свободно движущихся кварков и глюонов. Эта теоретическая фаза материи называется [[Кварк-глюонная плазма|кварк-глюонной плазмой]]<ref>
{{Cite journal|author= Mrowczynski, S.|journal=[[Acta Physica Polonica B]]|title=Quark–Gluon Plasma|volume=29|issue=12|year=1998|arxiv=nucl-th/9905005|bibcode=1998AcPPB..29.3711M}}</ref>.

Точные условия, необходимые для возникновения этого состояния, неизвестны и были предметом множества спекуляций и экспериментов. По оценкам, необходимая температура составляет {{Val|1.90|0.02|e=12}} [[Кельвин|К]]<ref>
{{Cite journal|author= Fodor, Z.|title=Critical Point of QCD at Finite T and μ, Lattice Results for Physical Quark Masses|journal=[[Journal of High Energy Physics]]|volume=2004|issue=4|year=2004|page=050 |arxiv=hep-lat/0402006|bibcode=2004JHEP...04..050F|doi=10.1088/1126-6708/2004/04/050}}</ref>. Хотя состояние полностью свободных кварков и глюонов так и не было достигнуто (несмотря на многочисленные попытки в [[ЦЕРН]]е в 1980-х и 1990-х годах)<ref>{{cite arXiv|author1= Heinz, U.|author2= Jacob, M.|year=2000|title=Evidence for a New State of Matter: An Assessment of the Results from the CERN Lead Beam Programme|eprint=nucl-th/0002042}}</ref>, недавние эксперименты на [[RHIC|Релятивистском коллайдере тяжёлых ионов]] дали доказательства того, что жидкоподобная кварковая материя демонстрирует «почти совершенную» [[Гидроаэродинамика|гидродинамику]]<ref name="RHIC">{{cite web|url=https://www.bnl.gov/rhic/news2/news.asp?a=303&t=pr|title=RHIC Scientists Serve Up "Perfect" Liquid|publisher=[[Brookhaven National Laboratory]]|archive-url=https://web.archive.org/web/20130415062818/http://www.bnl.gov/rhic/news2/news.asp?a=303&t=pr|archive-date=2013-04-15|access-date=2009-05-22|year=2005|url-status=dead}}</ref>.

Кварк-глюонная плазма будет характеризоваться большим увеличением числа пар более тяжёлых кварков по отношению к числу пар верхних и нижних кварков. Считается, что в период до 10<sup>−6</sup> секунд после [[Большой взрыв|Большого взрыва]] ([[кварковая эпоха]]) Вселенная была заполнена кварк-глюонной плазмой, так как температура была слишком высока для устойчивости адронов<ref>
{{Cite book|author= Yulsman, T.|title=Origins: The Quest for Our Cosmic Roots|page=75|publisher=[[CRC Press]]|year=2002|isbn=978-0-7503-0765-9}}</ref>.

При достаточно высокой плотности барионов и относительно низких температурах — возможно, сравнимых с температурами в [[Нейтронная звезда|нейтронных звездах]] — ожидается, что кварковая материя выродится в [[ферми-жидкость]] слабо взаимодействующих кварков. Эта жидкость будет характеризоваться [[Конденсация|конденсацией]] [[Куперовская пара|куперовских пар]] цветных кварков, тем самым [[Спонтанное нарушение симметрии|нарушая локальную симметрию SU(3)<sub>c</sub>]]. Поскольку кварковые куперовские пары несут цветовой заряд, такая фаза кварковой материи будет {{iw|Цветовая сверхпроводимость|цветовой сверхпроводящей|en|Color superconductivity}}; то есть цветовой заряд сможет пройти через неё без сопротивления<ref>
{{Cite book|author1= Sedrakian, A.|author2= Clark, J. W.|title=Pairing in Fermionic Systems|url=https://archive.org/details/pairingfermionic00sedr|pages=[https://archive.org/details/pairingfermionic00sedr/page/n12 2]–3|publisher=[[World Scientific]]|year=2007|isbn=978-981-256-907-3}}</ref>.

== Открытые вопросы ==
{{seealso|Нерешённые проблемы современной физики}}
В отношении кварков остаются вопросы, на которые пока нет ответа:
* почему кварков только шесть{{sfn|Вайнберг|2020|с=36}}?
* почему ровно три цвета<ref name=gin1>{{cite web |url=http://ufn.ru/ru/articles/2009/5/d/ |title=Гинзбург И. Ф. «Нерешённые проблемы фундаментальной физики» УФН 179 525—529 (2009) |access-date=2011-03-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20111112023041/http://ufn.ru/ru/articles/2009/5/d/ |archive-date=2011-11-12 |url-status=live }}</ref>?
* почему ровно три поколения кварков{{sfn|Вайнберг|2020|с=56}}{{sfn|Зи|2009|с=427—428}}{{sfn|Емельянов|2007|с=11}}{{sfn|Daviau, Bertrand|2015|с=99}}? Этот вопрос связан с ''проблемой аромата'' ({{lang-en|Flavour puzzle}}), которая заключается в неспособности современной [[Стандартная модель|Стандартной модели]] объяснить, почему свободные параметры частиц модели имеют определённые значения, и почему существуют определённые значения для углов смешивания в матрицах [[матрица Понтекорво — Маки — Накагава — Саката|PMNS]] и [[матрица Кабиббо — Кобаяши — Маскава|CKM]]<ref>{{Cite journal|last=Feruglio|first=Ferruccio|date=August 2015|title=Pieces of the Flavour Puzzle|journal=The European Physical Journal C|volume=75|issue=8|pages=373|doi=10.1140/epjc/s10052-015-3576-5|pmid=26300692|issn=1434-6044|pmc=4538584|arxiv=1503.04071|bibcode=2015EPJC...75..373F}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Babu|first1=K. S.|last2=Mohapatra|first2=R. N.|date=1999-09-27|title=Supersymmetry, Local Horizontal Unification, and a Solution to the Flavor Puzzle|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.83.2522|journal=Physical Review Letters|volume=83|issue=13|pages=2522–2525|doi=10.1103/PhysRevLett.83.2522|arxiv=hep-ph/9906271|bibcode=1999PhRvL..83.2522B|s2cid=1081641}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Alonso|first1=Rodrigo|last2=Carmona|first2=Adrian|last3=Dillon|first3=Barry M.|last4=Kamenik|first4=Jernej F.|last5=Camalich|first5=Jorge Martin|last6=Zupan|first6=Jure|date=2018-10-16|title=A clockwork solution to the flavor puzzle|url=https://doi.org/10.1007/JHEP10(2018)099|journal=Journal of High Energy Physics|language=en|volume=2018|issue=10|pages=99|doi=10.1007/JHEP10(2018)099|issn=1029-8479|arxiv=1807.09792|bibcode=2018JHEP...10..099A|s2cid=119410222}}</ref>.
* случайно ли совпадение этого числа с [[Размерность пространства|размерностью пространства]] в нашем мире{{sfn|Daviau, Bertrand|2015|с=155}}?
* откуда берётся такой разброс в массах кварков?{{sfn|Вайнберг|2020|с=36}}<ref name="BlumhoferHutter1997">{{cite journal
 |author1= Blumhofer, A.|author2= Hutter, M.| year = 1997
 | title = Family Structure from Periodic Solutions of an Improved Gap Equation
 | journal = Nuclear Physics
 | volume =  B484
 |issue=1 | pages =   80–96
 | doi = 10.1016/S0550-3213(96)00644-X
|bibcode = 1997NuPhB.484...80B |citeseerx=10.1.1.343.783 }}</ref>
* из чего состоят кварки<ref>{{Статья|автор=Baez, John C.|заглавие=Open Questions in Physics|ссылка=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html|язык=En|издание=Usenet Physics FAQ. University of California, Riverside: Department of Mathematics|тип=|год=2011|месяц=03|число=07|том=|номер=|страницы=|issn=|archivedate=2011-06-04|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110604154302/http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html}}</ref>? (см. [[Преоны]])<ref name="bre" />
* как кварки складываются в адроны<ref>{{cite web|url=http://elementy.ru/news/432056|title=Детектор ALICE изучает тонкие эффекты в рождении адронов|author= Иванов, Игорь|date=2013-08-02|website=Сложные вопросы в физике элементарных частиц|access-date= 2013-08-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20130815104256/http://elementy.ru/news/432056|archive-date=2013-08-15}}</ref>?

Впрочем, история с адронами и кварками, а также [[симметрия]] между кварками и лептонами, наводит на подозрение, что кварки могут сами состоять из чего-то более простого. Рабочее название для гипотетических частиц-составляющих кварков — [[преон]]ы. С точки зрения данных экспериментов, до сих пор никаких подозрений на неточечную структуру кварков не возникало. Однако попытки построить такие теории делаются независимо от экспериментов. Серьёзных успехов в этом направлении пока нет<ref name="D'Souza">
{{cite book
 |last1=D'Souza |first1=I.A.
 |last2=Kalman |first2=C.S.
 |year=1992
 |title=Preons: Models of Leptons, Quarks and Gauge Bosons as Composite Objects
 |publisher=[[World Scientific]]
 |isbn=978-981-02-1019-9
}}</ref>.

Другой подход состоит в построении [[теории Великого объединения]]. Польза от такой теории была бы не только в объединении [[сильное взаимодействие|сильного]] и электрослабого взаимодействий, но и в едином описании лептонов и кварков. Несмотря на активные усилия, построить такую теорию также пока не удалось{{sfn|Окунь|1990|с=243—255}}.

== Примечания ==
;Комментарии
<references group="nb" />

;Источники
{{примечания}}

== Литература ==
{{refbegin|2}}
;На русском языке
* {{книга|автор=[[Боголюбов, Николай Николаевич|Боголюбов Н.Н.]], [[Логунов, Анатолий Алексеевич|Логунов А.А.]], Оксак А.И., Тодоров И.Т.|заглавие=Общие принципы квантовой теории поля|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=1987|страницы=3, 226-228, 362, 363, 366, 412, 414-416, 420, 421, 423, 425, 428, 561, 562, 571, 572, 574, 614|страниц=616}}
* {{книга | автор = Вайнберг, С.| часть = | заглавие = Всё ещё неизвестная Вселенная. Мысли о физике, искусстве и кризисе науке| оригинал = | ссылка = | издание = | ответственный = Пер. с англ.| место = М.| издательство = Альпина нон-фикшн| год = 2020| том = | страницы = | страниц = 330| isbn = 978-5-00139-096-1|ref=Вайнберг}}
* {{статья |автор = Глэшоу, Ш.|заглавие = Кварки с цветом и ароматом|оригинал = |ссылка = https://ufn.ru/ru/articles/1976/8/e/|издание = [[Успехи физических наук|УФН]]|год = 1976|том = 119|страницы = 715—734 |doi = 10.3367/UFNr.0119.197608e.0715|pmid = |bibcode = |arxiv = |ref = Глэшоу}}
* {{книга | автор = Дэвис, П.| часть = | заглавие = Суперсила. Поиски единой теории природы| оригинал = | ссылка = | издание = | ответственный = Пер. с англ./Под ред. и с предисл. Е. М. Лейкина| место = М.| издательство = Мир| год = 1989| том = | страницы = | страниц = 272| isbn = 5-03-000546-3|ref=Дэвис}}
* {{книга | автор = Емельянов, В. М. | заглавие = Стандартная модель и её расширения | место = М.| издательство = Физматлит| год = 2007| страниц = 584|isbn=978-5-9221-0830-0|ref=Емельянов}}
* {{книга|автор=[[Намбу, Йоитиро]]|ссылка=https://libcats.org/book/1479816 |заглавие=Симметрия и законы сохранения / Кварки|ответственный=Д-р физ.-мат. наук Р. М. Мир-Касимов|место=М. |издательство=Мир|год=1984|ISBN=|страниц=|ref=Намбу}}
* {{книга |автор = Зи Э. |заглавие = Квантовая теория поля в двух словах |город = Ижевск |издательство = РХД |год = 2009 |страниц = 632 |isbn = 978-5-93972-770-9 |ref = Зи}}
* {{книга
 | автор = Клоуз Ф.
 | заглавие = Кварки и партоны. Введение в теорию.
 | место = М.
 | издательство  = Мир
 | год = 1982
 | страниц = 438
 | ref = Клоуз
 }}
* {{книга
 | автор = Коккедэ Я.
 | заглавие = Теория кварков
 | место = М.
 | издательство  = Мир
 | год = 1971
 | страниц = 341
 | ref = Коккедэ
 }}
* {{книга | автор = Судершан, Э.; Маршак, Р.| часть = | заглавие = Введение в физику элементарных частиц | издательство = Издательство иностранной литературы| год = 1962 | страниц = 236 |ref=Судершан и Маршак}}
* {{книга
 | автор = [[Намбу, Йоитиро|Намбу Ё.]]
 | заглавие = Кварки
 | место = М.
 | издательство  = [[Мир (издательство)|Мир]]
 | год = 1984
 | страниц = 225
 | ref = Кварки
 }}
* {{книга
 | автор = Никитин Ю. П., [[Розенталь, Иосиф Леонидович|Розенталь И. Л.]]
 | заглавие = Ядерная физика высоких энергий
 | место = М.
 | издательство  = [[Атомиздат]]
 | год = 1980
 | страниц = 232
 | ref = Никитин, Розенталь
 }}
* {{книга
 | автор = [[Окунь, Лев Борисович|Окунь,Л. Б.]]
 | заглавие = Лептоны и кварки
 | место = М.
 | издательство  = [[Наука]]
 | издание  = 2-е изд.
 | год = 1990
 | страниц = 346
 | isbn = 5-02-014027-9
 | ref = Окунь
 }}

;На английском языке
* {{cite journal
 |author1= Ali, A.
 |author2= Kramer, G.
 |year=2011
 |title=JETS and QCD: A Historical Review of the Discovery of the Quark and Gluon Jets and Its Impact on QCD
 |journal=[[European Physical Journal H]]
 |volume=36 |issue=2 |page=245
 |arxiv =1012.2288
 |bibcode=2011EPJH...36..245A
 |doi=10.1140/epjh/e2011-10047-1
|s2cid=54062126
 }}
* {{cite web
 |author=Bowley, R.; Copeland, E.
 |title=Quarks
 |url=http://www.sixtysymbols.com/videos/quarks.htm
 |website=[[Sixty Symbols]]
 |publisher= Brady Haran for the University of Nottingham
}}
* {{книга | автор = Daviau, Claude; Bertrand, Jacques| заглавие = The Standard Model of Quantum Physics in Clifford Algebra | место = Singapore| издательство = World Scientific| год = 2015| страниц = 240|isbn=978-981-4719-86-5|ref=Daviau, Bertrand}}
* {{cite book
 |author=Griffiths, D. J.
 |title=Introduction to Elementary Particles
 |edition=2nd
 |publisher=[[Wiley–VCH]]
 |year=2008
 |isbn=978-3-527-40601-2
}}
* {{cite book
 |author=Hughes, I. S.
 |title=Elementary Particles
 |edition=2nd
 |publisher=[[Cambridge University Press]]
 |year=1985
 |isbn=978-0-521-26092-3
 |url=https://archive.org/details/elementarypartic00hugh
 }}
* {{cite book
 |author= Oerter, R.
 |title=The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics
 |url=https://archive.org/details/theoryofalmostev0000oert
 |url-access=registration
 |publisher=[[Pi Press]]
 |year=2005
 |isbn=978-0-13-236678-6
}}
* {{cite book
 |author=Pickering, A.
 |title=Constructing Quarks: A Sociological History of Particle Physics
 |publisher=[[The University of Chicago Press]]
 |year=1984
 |isbn=978-0-226-66799-7
}}
* {{cite book
 |author= Povh, B.
 |title=Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts
 |publisher=[[Springer-Verlag]]
 |year=1995
 |isbn=978-0-387-59439-2
}}
* {{cite book
 |author=Riordan, M.
 |title=The Hunting of the Quark: A True Story of Modern Physics
 |url=https://archive.org/details/huntingofquarktr00mich
 |url-access=registration
 |publisher=[[Simon & Schuster]]
 |year=1987
 |isbn=978-0-671-64884-8
}}
* {{cite book
 |author=Schumm, B. A.
 |title=Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics
 |publisher=[[Johns Hopkins University Press]]
 |year=2004
 |isbn=978-0-8018-7971-5
 |url=https://archive.org/details/deepdownthingsbr00schu
 }}
* {{книга|автор=Jean Letessier, Johann Rafelski, T. Ericson, P. Y. Landshoff|заглавие=Hadrons and Quark-Gluon Plasma|издательство=Cambridge University Press|год=2002|allpages=415|isbn=9780511037276}}
{{refend}}

== Ссылки ==
{{Навигация|Викисловарь=Кварк}}
* [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1969/index.html Лекция Мюррея Гелл-Манна, лауреат Нобелевской премии по физике 1969 г.]
* [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1976/richter-lecture.html Лекция Бертона Рихтера, лауреат Нобелевской премии по физике 1976 г.]
* [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1976/ting-lecture.html Лекция Сэмюэля Си Тинга, лауреат Нобелевской премии по физике 1976 г.]
* [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/kobayashi-lecture.html Лекция Макото Кобаяши, лауреат Нобелевской премии по физике 2008 г.]
* [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/maskawa-lecture.html Лекция Тосихидэ Маскава, лауреат Нобелевской премии по физике 2008 г.]
* [http://books.nap.edu/openbook.php?isbn=0-309-04893-1&page=236 Топ-кварк и частица Хиггса Т. А. Хеппенхаймер] — Описание эксперимента [[ЦЕРН]]а по подсчету семейств кварков.
* {{cite web |url = http://pdg.lbl.gov/2007/listings/qxxx.html |title = Экспериментальная информация о кварках  |archive-url = https://web.archive.org/web/20080310233205/http://pdg.lbl.gov/2007/listings/qxxx.html |archive-date = 2008-03-10 }} на сайте Particle Data Group.

{{^}}{{внешние ссылки}}
{{Частицы}}
{{Джеймс Джойс}}
{{Хорошая статья|Физика}}

[[Категория:Фундаментальные частицы]]
[[Категория:Кварки]]
[[Категория:Страницы с непроверенными переводами]]