Quark

Quark

Un proton, composé de deux quarks up et une quark down. (La affectation des couleurs des quarks individuels ne est pas important, mais seulement que les trois couleurs soient présents.)
Composition	Particule élémentaire
Statistiques	Fermionique
Génération	1er, 2e, 3e
Interactions	Électromagnétisme , la gravitation , Strong, Faible
Symbole	q
Antiparticule	Antiquark (q)
Théorisé	Murray Gell-Mann (1964) George Zweig (1964)
Découvert	SLAC (~ 1968)
Types	6 ( up, vers le bas, étrange, charme, en bas, et haut)
Charge électrique	+ 2/3 e, - 1/3 e
frais de Couleur	Oui
Tourner	2.1
nombre baryonique	1/3

Un quark (pron .: / k w ɔr k / Ou / k w ɑr k /) Est un particule élémentaire et un constituant fondamental de la matière . Quarks se combinent pour former des particules composites appelées hadrons, le plus stables qui sont protons et neutrons , les composants de noyaux atomiques . En raison d'un phénomène connu sous le nom couleur confinement, les quarks sont jamais directement observer ou trouver dans l'isolement; ils peuvent être trouvés seulement au sein des hadrons, comme baryons (dont protons et les neutrons sont des exemples), et mésons. Pour cette raison, une grande partie de ce qui est connu à propos de quarks a été élaboré à partir des observations des hadrons eux-mêmes.

Il ya six types de quarks, appelés saveurs: up, vers le bas, étrange, charme, en bas, et dessus. Quarks up et down ont les plus faibles masses de tous les quarks. Les quarks lourds changent rapidement dans quarks up et down par un processus de désintégration de particules: la transformation d'un état supérieur de masse à un état inférieur de masse. Pour cette raison, quarks up et down sont généralement stable et le plus commun dans le univers , alors que étrange, charme, haut et bas quarks ne peuvent être produites en haute énergie des collisions (telles que celles impliquant rayons cosmiques et les accélérateurs de particules).

Quarks ont diverses propriétés intrinsèques, y compris une charge électrique , charge de couleur, de masse , et essorage. Quarks sont les seules particules élémentaires dans le modèle standard de la physique des particules à l'expérience tous les quatre interactions fondamentales, aussi connu comme forces fondamentales ( électromagnétisme , la gravitation , interaction forte, et interaction faible), ainsi que les particules ne connus dont les charges électriques ne sont pas des entiers multiples de la charge élémentaire. Pour chaque saveur quark il ya un type correspondant de antiparticle, connu comme un antiquark, qui diffère du quark seulement en ce que certaines de ses propriétés avoir amplitude égale mais de signe opposé.

Le modèle quark a été proposé indépendamment par des physiciens Murray Gell-Mann et George Zweig en 1964. Quarks ont été introduits comme des parties d'un système de commande pour les hadrons, et il y avait peu de preuves de leur existence physique jusqu'à profondes expériences de diffusion inélastique dans la Stanford Linear Accelerator Center en 1968. Les six saveurs de quarks ont depuis été observé dans les expériences de l'accélérateur; la quark top, d'abord observée à Fermilab en 1995, était le dernier à être découvert.

Classification

Six des particules dans le modèle standard sont quarks (en mauve). Chacun des trois premières colonnes forme un génération de la matière.

Le modèle standard est le cadre théorique qui décrit toutes les actuellement connue des particules élémentaires ainsi que le Boson de Higgs. Ce modèle contient six saveurs de quarks (q), nommés vers le haut (u), vers le bas (D), étrange (s), charme (c), inférieure (b), et top (t). Antiparticules de quarks antiquarks sont appelés, et sont indiqués par une barre sur le symbole pour le quark correspondant tel que u pour un antiquark up. Comme avec antimatière en général, antiquarks ont la même masse, durée de vie, et de spin que leurs quarks respectifs, mais la charge électrique et d'autres signifierait charges ont le signe opposé.

Quarks sont spin _^1/2 particules, ce qui implique qu'ils sont selon l'fermions Théorème spin-statistique. Ils sont soumis à la Principe d'exclusion de Pauli, qui stipule que deux fermions identiques peuvent simultanément occuper le même état quantique. Ceci est en contraste avec bosons (particules avec spin entier), ne importe quel nombre qui peuvent être dans le même état. Contrairement à leptons, quarks possèdent charge de couleur, ce qui les amène à se engager dans la forte interaction. L'attraction résultante entre les différents quarks provoque la formation de particules composites appelées hadrons (voir " l'interaction et la couleur forte charge »ci-dessous).

Les quarks qui déterminent la nombres quantiques de hadrons sont appelées quarks de valence; A part cela, tout hadron peut contenir un nombre indéfini de quarks virtuel (ou la mer), antiquarks, et gluons qui ne influencent pas ses nombres quantiques. Il existe deux familles de hadrons: baryons, avec trois quarks de valence, et mésons, avec un quark de valence et un antiquark. Les baryons les plus courants sont le proton et le neutron, les blocs de construction du noyau atomique . Un grand nombre de hadrons sont connus (voir liste des baryons et liste des mésons), la plupart d'entre eux différenciés par leur teneur en quark et les propriétés de ces quarks constitutifs confèrent. L'existence de hadrons "exotiques" avec plus de quarks de valence, comme tetraquarks (q q q q) et pentaquarks (q q q q q), a été conjecturé mais non prouvé.

Fermions élémentaires sont regroupés en trois générations, comprenant chacun deux leptons et deux quarks. La première génération comprend quarks up et down, les secondes quarks étranges et de charme, et le tiers inférieur et quarks top. Toutes les recherches pour une quatrième génération de quarks et d'autres fermions élémentaires ont échoué, et il est fort preuves indirectes que pas plus de trois générations existent. Les particules dans les générations plus élevés ont généralement plus de masse et moins de stabilité, les obligeant à désintègrent en particules inférieure génération au moyen de interactions faibles. Seulement la première génération (haut et bas) quarks surviennent fréquemment dans la nature. Quarks lourds ne peuvent être créés dans les collisions à haute énergie (comme dans ceux impliquant rayons cosmiques), et à la pourriture rapidement; Cependant, ils sont pensés pour avoir été présent pendant les premières fractions de seconde après le Big Bang , lorsque l'Univers était dans une phase extrêmement chaud et dense (le quark époque). Les études de quarks plus lourds sont effectuées dans des conditions artificielles, comme dans des accélérateurs de particules.

Ayant une charge électrique, la masse, charge de couleur, et la saveur, les quarks sont les seules particules élémentaires connues qui se engagent dans les quatre interactions fondamentales de la physique contemporaine: l'électromagnétisme, la gravitation, l'interaction forte et l'interaction faible. La gravitation est trop faible pour être pertinents pour les interactions des particules individuelles, sauf dans des conditions extrêmes de l'énergie ( Échelles Planck de l'énergie) et à distance ( Planck à distance). Cependant, comme aucun succès la théorie quantique de la gravitation existe, la gravitation ne est pas décrit par le modèle standard.

Voir la table des propriétés ci-dessous pour un aperçu plus complet des propriétés de six saveurs de quarks.

Histoire

Murray Gell-Mann au TED en 2007. Gell-Mann et George Zweig a proposé le modèle des quarks en 1964.

Le modèle des quarks a été proposé indépendamment par des physiciens Murray Gell-Mann et George Zweig en 1964. La proposition est venue peu de temps après 1961 formulation de Gell-Mann d'un système de classification des particules connu sous le nom Octuple Way -ou, en termes plus techniques, SU (3) saveur symétrie. Physicien Yuval Neeman avait indépendamment développé un système semblable à la Voie Octuple dans la même année.

Au moment de la création de la théorie des quarks, le " zoo de particules "inclus, entre autres particules, une multitude de hadrons. Gell-Mann et Zweig posés qu'ils ne étaient pas des particules élémentaires, mais étaient plutôt composées de combinaisons de quarks et antiquarks. Leur modèle a impliqué trois saveurs de quarks- up, vers le bas, et étrange à laquelle ils attribuaient des propriétés telles que rotation et la charge électrique. La réaction initiale de la communauté de la physique à la proposition était mixte. Il était notamment de savoir si l'affirmation quark était une entité physique ou une abstraction utilisé pour expliquer des concepts qui ne ont pas bien compris à l'époque.

En moins d'un an, extensions du modèle Gell-Mann-Zweig ont été proposées. Sheldon Glashow et James Bjorken prédit l'existence d'un quatrième saveur de quark, qu'ils ont appelé charme. L'addition a été proposé parce qu'elle a permis une meilleure description de la interaction faible (le mécanisme qui permet aux quarks de se désintègrent), a égalisé le nombre de quarks connues avec le nombre de connue leptons, et impliquaient une formule de masse qui reproduit correctement les masses de la connue mésons.

En 1968, profondes expériences de diffusion inélastique dans la Stanford Linear Accelerator Centre (SLAC) a montré que le proton contenait beaucoup plus petite, objets ponctuels et n'a donc pas une particule élémentaire. Les physiciens étaient réticents à identifier ces objets avec les quarks à l'époque, au lieu de les appeler " partons "-a terme inventé par Richard Feynman . Les objets qui ont été observés au SLAC sera plus tard identifiée comme quarks up et down que les autres saveurs ont été découverts. Néanmoins, "parton" reste en usage comme un terme collectif pour les constituants de hadrons (quarks, des antiquarks et gluons).

L'existence du quark étrange a été indirectement validée par les expériences de diffusion de SLAC: non seulement il était une composante nécessaire de Gell-Mann et le modèle de trois quarks de Zweig, mais il a fourni une explication pour le kaons (K) et Pion (π) hadrons découverts dans les rayons cosmiques en 1947.

Dans un article 1970, Glashow, John Iliopoulos et Luciano Maiani a présenté une motivation supplémentaire pour l'existence de la non encore inconnue quark charme. Le nombre de saveurs de quarks supposés grandi au courant de six en 1973, lorsque Makoto Kobayashi et Toshihide Maskawa noter que l'observation expérimentale de La violation de CP pourrait se expliquer se il y avait une autre paire de quarks.

quarks de charme ont été produites presque simultanément par deux équipes en Novembre 1974 (voir Révolution de novembre) de one au SLAC en vertu Burton Richter, et l'autre à Brookhaven National Laboratory en vertu Samuel Ting. Les quarks charmés ont été observés lié avec antiquarks de charme en mésons. Les deux parties avaient affecté les mésons deux symboles différents découverts, J et ψ; Ainsi, il est devenu officiellement connu sous le nom J / ψ meson. La découverte a finalement convaincu la communauté des physiciens de la validité du modèle de quark.

Dans les années suivantes un certain nombre de suggestions apparaît pour étendre le modèle de quark six quarks. Parmi ceux-ci, par le document 1975 Haim Harari a été le premier à inventer les termes haut et de fond pour les quarks supplémentaires.

En 1977, le quark bas a été observé par une équipe de Fermilab dirigée par Leon Lederman. Ce était un bon indicateur de l'existence du quark top: sans le quark top, le quark aurait été sans un partenaire. Cependant, ce ne est qu'en 1995 que le quark top a finalement été observée, aussi par le CDF et Équipes faire au Fermilab. Il avait une masse beaucoup plus grande qu'on ne l'avait prévu, presque aussi grand comme un or atome.

Étymologie

Depuis quelque temps, Gell-Mann était indécis sur une orthographe réelle pour la durée qu'il avait l'intention de battre, jusqu'à ce qu'il trouve le mot quark James Joyce livre d ' Finnegans Wake:

Trois quarks pour Muster Mark!

Bien sûr, il n'a pas beaucoup d'une barque

Et bien sûr il a tout ce est tout à côté de la marque.

-James Joyce, Finnegans Wake

Gell-Mann est allé dans les détails concernant le nom du quark dans son livre, Le Quark et le Jaguar:

En 1963, quand je ai attribué le nom "quark" pour les constituants fondamentaux du nucléon, je ai eu le premier son, sans l'orthographe, qui aurait pu être "kwork". Puis, dans un de mes dépouillements occasionnels de Finnegans Wake, de James Joyce, je suis tombé sur le mot «quark» dans la phrase «Trois quarks pour Muster Mark". Depuis "quark" (ce qui signifie, d'une part, le cri de la mouette) visait clairement à rimer avec "Mark", ainsi que "l'écorce" et d'autres mots, je ai dû trouver une excuse à prononcer comme "kwork ». Mais le livre représente le rêve d'un publicain nommé Humphrey Chimpden Earwicker. Mots dans le texte sont généralement tirées de plusieurs sources à la fois, comme le " valises "mots" De l'autre côté du miroir ". De temps en temps, des phrases se produisent dans le livre qui sont partiellement déterminé par des appels pour des boissons au bar. Je ai fait valoir, par conséquent, que peut-être l'une des sources multiples de le cri" Trois quarks pour Muster Mark "pourraient être" Trois quarts pour Monsieur Mark ", auquel cas la prononciation" kwork "ne serait pas totalement injustifiée. En tout cas, le numéro trois correspondait parfaitement la façon dont les quarks se produisent dans la nature.

Zweig préfère le nom ACE pour les particules qu'il avait théorisé, mais la terminologie de Gell-Mann se est fait connaître dès que le modèle des quarks avait été communément acceptée.

Les saveurs de quarks ont été donnés leurs noms pour un certain nombre de raisons. Les quarks haut et bas sont nommés d'après les éléments haut et bas de isospin , qu'ils portent. Quarks étranges ont reçu leur nom parce qu'ils ont été découverts comme des composantes de la particules étranges découvertes dans les rayons cosmiques années avant que le modèle de quark a été proposé; ces particules ont été jugées "étrange" parce qu'ils avaient inhabituellement longue durée de vie. Glashow, qui coproposed charme quark avec Bjorken, est cité comme disant, "Nous avons appelé notre construction du quark charmé", car nous étions fascinés et ravis par la symétrie, il a apporté au monde subnucléaire. " Les noms "bas" et "haut", inventé par Harari, ont été choisis parce qu'ils sont "des partenaires logiques pour quarks up et down". Dans le passé, les quarks inférieure et supérieure étaient parfois appelés «beauté» et «vérité» respectivement, mais ces noms ont quelque peu tombé en désuétude. Alors que la «vérité» ne jamais attraper le, complexes d'accélérateur consacrées à la production massive de quarks sont parfois appelés " usines de beauté ".

Propriétés

Charge électrique

Quarks ont fractionnaires valeurs de charge électrique - soit _^1/3 ou _^2/3 fois les charge élémentaire, selon le parfum. Up, le charme et quarks top (collectivement dénommés jusqu'à type quarks) ont une charge de + _^2/3, tandis que les quarks down, strange, et inférieure (en baisse de type quarks) ont - _^1/3. Antiquarks ont la charge opposée à leurs quarks correspondants; jusqu'à type antiquarks ont des charges de - _^2/3 et en bas de type antiquarks ont des charges de + _^1/3. Depuis la charge électrique d'un hadron est la somme des charges des quarks constitutifs, tous les hadrons ont des charges entières: la combinaison de trois quarks (baryons), trois antiquarks (antibaryons), ou un quark et d'un antiquark (mésons) entraîne toujours des frais entiers. Par exemple, les constituants de hadrons des noyaux atomiques, les neutrons et les protons, ont des charges de 0 et 1, respectivement; le neutron est composé de deux quarks bas et un quark et le proton de deux quarks up et un quark down.

Tourner

Spin est une propriété intrinsèque des particules élémentaires, et sa direction est un important degré de liberté. Il est parfois visualisé comme la rotation d'un objet autour de son propre axe (d'où le nom " tourner "), bien que cette notion est quelque peu erronée à des échelles subatomiques parce que les particules élémentaires sont soupçonnés d'être ponctuelle.

Spin peut être représenté par un vecteur dont la longueur est mesurée en unités de la Planck réduite constante h (prononcé "h bar"). Pour quarks, une mesure du vecteur de spin composant le long d'un axe quelconque ne peut donner les valeurs + h / 2 ou - H / 2; pour cette raison quarks sont classés comme spin _^1/2 particules. La composante de rotation le long d'un axe donné par convention l'axe-z est souvent désigné par une flèche ↑ pour la valeur + _^1/2 et flèche vers le bas ↓ pour la valeur - _^1/2, placé après le symbole pour la saveur. Par exemple, un fromage blanc avec une rotation de + _^1/2 le long de l'axe z est désignée par u ↑.

Interaction faible

Diagramme de Feynman de désintégration bêta avec le temps se écoulant vers le haut. La matrice CKM (voir ci-dessous) code la probabilité de cela et d'autres désintégrations de quarks.

Un quark d'une saveur peut se transformer en un quark d'un autre saveur que par l'interaction faible, l'un des quatre interactions fondamentales de la physique des particules. En absorbant ou émettant un Boson W, tout quark up de type (jusqu'à, le charme et quarks top) peuvent changer en tout quark bas type (down, strange, et les quarks bas) et vice versa. Ce mécanisme de transformation d'arôme amène le processus radioactif de désintégration bêta, dans lequel un neutron (n) "splits" dans un proton (p), un électrons (e -) et un antineutrino électronique (ν
e) (voir photo). Cela se produit lorsque l'un des quarks dans la neutrons (u d d) se désintègre en un quark up en émettant un W virtuelle - boson, transformant le neutron en proton (u u d). Le W - Higgs se désintègre en un électron et un antineutrino électronique.

Les deux désintégration bêta et le processus inverse de inverse désintégration bêta sont couramment utilisés dans des applications médicales telles que la tomographie par émission de positons (PET) et dans des expériences de haute énergie telles que la détection de neutrinos.

Le forces des interactions faibles entre les six quarks. Les «intensités» des lignes sont déterminés par les éléments de la Matrice CKM.

Alors que le processus de transformation de la saveur est la même pour tous les quarks, chaque quark a une préférence à se transformer en quark de sa propre génération. Les tendances relatives de toutes les transformations de goût sont décrites par un tableau mathématique , appelé le Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrice (matrice CKM). Les approximatives amplitudes des entrées de la matrice CKM sont:

où V _ij représente la tendance d'un quark de saveur i à se transformer en un quark de saveur j (ou vice versa).

Il existe un faible équivalent matrice d'interaction pour leptons (côté droit du boson W sur la désintégration bêta schéma ci-dessus), appelé le Matrice PMNS (matrice PMNS). Ensemble, le CKM et matrices PMN décrivent toutes les transformations de saveur, mais les liens entre les deux ne sont pas encore claires.

Forte interaction et de charge de couleur

Tous les types de hadrons ont zéro charge de couleur totale.

La configuration de charges solides pour les trois couleurs de quark, trois antiquarks, et huit gluons (avec deux de zéro frais chevauchement).

Selon QCD, quarks possèdent une propriété appelée chargé couleur. Il existe trois types de charge de couleur, étiquetées arbitrairement bleu, vert et rouge. Chacun d'eux est complétée par une antiblue anticolor-, antigreen et antired. Chaque quark porte une couleur, alors que chaque antiquark porte une anticouleur.

Le système d'attraction et de répulsion entre quarks chargés de différentes combinaisons des trois couleurs est appelé interaction forte, qui est médiée par des particules de force de transport connus sous le nom gluons; ce est longuement discutée ci-dessous. La théorie qui décrit les interactions fortes est appelé chromodynamique quantique (QCD). Un quark chargé d'une valeur de couleur peut former un système consolidé avec un antiquark portant le anticouleur correspondante; trois quarks (anti), un de chaque (anti) couleur, seront pareillement être liés ensemble. Le résultat de deux quarks attirer sera neutralité couleur: un quark avec ξ de charge de couleur plus un antiquark avec charge de couleur - ξ se traduira par une charge de couleur de 0 (ou la couleur «blanche») et la formation d'un méson. De manière analogue à la modèle de couleur de base additif dans l'optique , la combinaison de trois quarks ou trois antiquarks, chacun avec différentes charges de couleur, se traduira par la même charge de couleur "blanc" et la formation d'un baryon ou antibaryon.

En physique des particules moderne, symétries de jauge, une sorte de symétrie groupe concernent les interactions entre les particules (voir théorie de jauge). Couleur SU (3) (couramment abrégé en SU (3) _c) est la symétrie de jauge qui concerne la charge de la couleur dans les quarks et la symétrie est déterminant pour la chromodynamique quantique. Tout comme les lois de la physique sont indépendantes des directions de l'espace, qui sont désignés x, y et z, et restent inchangés si les axes de coordonnées sont tournés à une nouvelle orientation, la physique de la chromodynamique quantique est indépendante des directions qui en trois dimensions espace de couleur sont identifiés comme bleu, rouge et vert. SU (3) _c transformations de couleur correspondent à des "rotations" dans l'espace de couleur (qui, mathématiquement parlant, est un espace complexe). Chaque f saveur de quark, chacune avec sous-types _B f, f _G, f _R correspondant aux couleurs des quarks, forme un triplet: un à trois composants champ quantique qui transforme sous la fondamentale représentation de SU (3) _c. L'exigence selon laquelle SU (3) _c doit être local, ce est-à ce que ses transformations être autorisés à varier en fonction de l'espace et le temps détermine les propriétés de l'interaction forte, en particulier de l'existence huit types de gluons d'agir comme ses transporteurs de force.

Masse

Masse des quarks actuelles pour tous les six saveurs dans la comparaison, que boules de volumes proportionnels. Proton et électronique (rouge) sont présentés dans le coin inférieur gauche de l'échelle

Deux termes sont utilisés dans référant à la masse d'un quark: masse du quark courant se réfère à la masse d'un quark par lui-même, tandis que masse du quark constituant se réfère à la masse du quark actuelle plus la masse de la gluon champ de particules entourant le quark. Ces masses ont généralement des valeurs très différentes. La plupart de la masse d'un hadron provient des gluons qui lient les quarks constitutifs ensemble, plutôt que de les quarks eux-mêmes. Alors que les gluons sont intrinsèquement sans masse, ils possèdent l'énergie, et plus spécifiquement, chromodynamique quantique obligatoire l'énergie (QCBE) -et ce est ce qui contribue tellement à la masse globale de l'hadron (voir de masse dans la relativité restreinte). Par exemple, un proton a une masse d'environ 938 MeV / c ^2, dont la masse au repos de ses trois quarks de valence ne contribue que pour environ 11 MeV / c ^2; grande partie du reste peut être attribuée à la QCBE des gluons.

Le modèle standard postule que les particules élémentaires tirent leurs masses de la Mécanisme de Higgs, qui est liée à la Boson de Higgs. Les physiciens espèrent que de nouvelles recherches sur les raisons de grande masse du quark top, qui a été trouvé pour être approximativement égale à celle d'un noyau d'or (~ 171 GeV / c ^2), pourrait révéler plus sur l'origine de la masse des quarks et autres particules élémentaires.

Table des propriétés

Le tableau suivant résume les propriétés clés des six quarks. Flavor nombre quantique ( de isospin (I _3), charme (C), étrangeté (S, à ne pas confondre avec un spin), topness (T), et bottomness (B ')) sont affectés à certaines saveurs de quarks, et représentent qualités des systèmes et des hadrons base quarks. Le nombre baryonique (B) est + ^_1/3 pour tous les quarks, comme baryons sont composés de trois quarks. Pour antiquarks, la charge électrique (Q) et tous les numéros saveur quantiques (B, I _3, C, S, T et B ') sont de signe opposé. Messe et moment cinétique total (J; égale à tourner pendant particules ponctuelles) ne pas changer signe pour les antiquarks.

Interagir quarks

Comme décrit par chromodynamique quantique, le interaction forte entre quarks est médiée par des gluons, sans masse vecteur bosons de jauge. Chaque gluon porte une charge de couleur et une accusation de anticouleur. Dans le cadre standard des interactions de particules (partie d'une formulation plus générale connue sous le nom la théorie des perturbations), les gluons sont constamment échangées entre quarks à travers un émission virtuel et le processus d'absorption. Quand un gluon est transférée entre quarks, un changement de couleur se produit à la fois; par exemple, si un quark rouge émet un gluon rouge antigreen, il devient vert, et si un quark verte absorbe une gluon rouge antigreen, il devient rouge. Par conséquent, tandis que la couleur de chaque quark change constamment, leur interaction forte est préservée.

Depuis gluons portent une charge de couleur, ils sont eux-mêmes en mesure d'émettre et absorber d'autres gluons. Cela provoque liberté asymptotique: quarks se rapprocher de l'autre, la force de liaison entre la chromodynamique les affaiblit. Inversement, lorsque la distance entre les quarks augmente, la force obligatoire renforce. Le champ de couleur devient stressé, un peu comme une bande élastique est sollicité lorsqu'il est étiré, en plus de gluons de couleur appropriée sont spontanément créés pour renforcer le champ. Dessus d'un certain seuil d'énergie, paires de quarks et antiquarks sont créés. Ces paires se lient avec les quarks étant séparés, provoquant de nouveaux hadrons pour former. Ce phénomène est connu sous le nom couleur confinement: quarks ne apparaissent jamais dans l'isolement. Ce processus de hadronization survient avant quarks, formés dans une collision à haute énergie, sont capables d'interagir de toute autre manière. La seule exception est le quark top, ce qui peut se désintégrer avant hadronizes.

quarks de mer

Hadrons, ainsi que le quarks de valence (q
v) qui contribuent à leur nombres quantiques, contiennent quark-antiquark virtuel (q q) de paires appelées quarks de mer (q
s). Mer quarks forme quand un gluon des scissions de terrain de la couleur de la hadrons; ce processus fonctionne également en sens inverse en ce que le anéantissement de deux quarks de mer produit un gluon. Le résultat est un flux constant de scissions et de gluons créations familièrement connu comme "la mer". Quarks mer sont beaucoup moins stables que leurs homologues de valence, et ils se annihilent généralement l'autre à l'intérieur de la hadrons. Malgré cela, les quarks de mer peuvent hadronise en particules baryonique ou mésiques dans certaines circonstances.

D'autres phases de quark question

Un rendu qualitative de la diagramme de phase de la matière quark. Les détails précis du diagramme sont l'objet de recherches en cours.

Dans des conditions suffisamment extrêmes, les quarks peuvent devenir déconfiné et existent particules libres. Au cours de liberté asymptotique, l'interaction forte devient plus faible à des températures plus élevées. Finalement, la couleur confinement serait perdu et très chauds plasma de quarks et de gluons déplaçant librement serait formé. Cette phase théorique de la matière se appelle plasma quark-gluon. Les conditions exactes requises pour donner lieu à cet état sont inconnus et ont fait l'objet de beaucoup de spéculations et d'expérimentation. Une estimation récente met la température nécessaire à 1,90 ± 0,02 × 10 ¹² Kelvin . Alors que l'état de quarks et de gluons entièrement libres n'a jamais été atteint (malgré de nombreuses tentatives par CERN dans les années 1980 et 1990), des expériences récentes au Collisionneur d'ions lourds relativistes ont donné des preuves de type liquide quark question présentant "presque parfait" mouvement fluide.

Le plasma quark-gluon serait caractérisé par une forte augmentation du nombre de paires de quarks lourds par rapport au nombre de haut en bas paires de quarks. On croit que, dans la période antérieure à 10 ^-6 secondes après le Big Bang (la quark époque), l'univers était rempli de plasma quark-gluon, que la température était trop élevée pour hadrons soient stables.

Compte tenu de la densité suffisamment élevée des baryons et des températures relativement basses, peut-être comparable à ceux trouvés dans la matière des étoiles à neutrons-quark devrait dégénérer en une Liquide de Fermi de quarks interagissant faiblement. Ce liquide devrait être caractérisée par une condensation de quark de couleur Paires de Cooper, ce qui briser le SU (3) _c symétrie locale. Parce paires quark Cooper abritent charge de couleur, une telle phase de quark question serait supraconducteur couleur; ce est-à charge de couleur serait en mesure de passer à travers elle sans résistance.