Fermiyon, parçacık fiziğinde, Fermi-Dirac istatistiğine uyan parçacıktır. Başka bir deyişle, Enrico Fermi ve Paul Dirac'ın gösterdiği üzere, Bose-Einstein istatistiğine sahip bozonların aksine fermiyonlar, belirtilen zamanda sadece bir kuantum durumuna karşılık gelebilen parçacıklardır. Eğer iki ayrı fermiyon uzayda aynı yerde tanımlanmışsa her bir fermiyonun özelliği birbirinden farklı olmak zorundadır. Örnek olarak, iki elektron bir çekirdeğin etrafında aynı orbitalde bulunacaklarsa, bu kez aynı spin durumunda olamazlar ve her orbitalde elektronun biri yukarı diğeri aşağı spin durumundadır.
Kuark, bir tür temel parçacık ve maddenin temel bileşenlerinden biridir. Kuarklar, bir araya gelerek hadronlar olarak bilinen bileşik parçacıkları oluşturur. Bunların en kararlıları, atom çekirdeğinin bileşenleri proton ve nötrondur. Renk hapsi olarak bilinen olgudan ötürü kuarklar asla yalnız bir şekilde bulunmaz, yalnızca baryonlar ve mezonlar gibi hadronlar dahilinde bulunabilir. Bu sebeple kuarklar hakkında bilinenlerin çoğu hadronların gözlenmesi sonucunda elde edilmiştir.
Mezonlar, güçlü etkileşim ile bağlı bir kuark ve bir antikuarktan oluşan hadronik atomaltı parçacıklardır. Atomaltı parçacıklardan oluştuklarından mezonlar, kabaca bir femtometre kadarlık bir yarıçaplı fiziksel bir boyuta sahiptirler. Bütün mezonlar kararsızdırlar ve en uzun ömürlüsü mikrosaniyenin altında bir ömre sahiptir. Yüklü mezonların bozunmasıyla elektron ve nötrino oluşur. Yüksüz mezonların bozunmasıyla da fotonlar oluşur.
Parçacık fiziğinde bir hadron, güçlü etkileşim tarafından bir arada tutulan taneciklerden oluşan bir bileşik parçacıktır.
Yukarı kuark en hafif kuarktır, temel bir parçacıktır ve maddenin önemli bir bileşenidir. Aşağı kuarkla birlikte atom çekirdeğini meydana getiren proton ve nötronu oluşturur. Birinci nesil olarak sınıflandırılırlar. Elektrik yükü +2/3 e olup çıplak kütleleri 2,2+0,5
-0,4 MeV/c2 olarak ölçülmüştür. Bütün kuarklar gibi yukarı kuark da 1/2 spine sahip temel fermiyondur ve dört temel etkileşimin hepsinden etkilenir. Yukarı kuarkın antiparçacığı olan yukarı antikuark ile elektriksel yük işareti gibi birkaç özellikte farklılaşır.
Parçacık fiziğinde pion π0, π+ ve π−'den oluşan üç atom atomaltı parçacığın ortak adıdır. Pionlar en hafif mezonlardır ve güçlü nükleer kuvvetin düşük enerjili durumlarını açıklamakta önemli bir rolü vardır.
Temel parçacıklar, bilinen hiçbir alt yapısı olmayan parçacıklardır. Bu parçacıklar evreni oluşturan maddelerin temel yapıtaşıdır. Standart Model'de kuarklar, leptonlar ve ayar bozonları temel taneciklerdir.
Kuantum renk dinamiği veya kuantum kromodinamiği, teorik fizikte kuantum kromodinamiği, kuarklar ve gluonlar arasındaki güçlü etkileşimin proton, nötron ve pion gibi kompozit hadronları oluşturan, temel parçacıkların teorisidir.
Cabbibo-Kobayashi-Maskawa matrisi ya da kısaca CKM matrisi veya diğer adıyla kuark karışım matrisi, kısaca KM matrisi,parçacık fiziğinin Standart Model'inde, çeşni değiştiren zayıf bozunumların güç bilgisini içeren bir üniter matristir. Teknik olarak, kuarkların serbest halde ilerlerken ve zayıf etkileşimlerde rol alırlarkenki kuantum durumlarının uyumsuzluğunu belirtir. CP ihlalinin anlaşılmasında önemli yer tutar. Bu matris Makoto Kobayashi ve Toshihide Maskawa tarafından kuarkların üç ailesi için önerilmiş, matrise diğer bir ailenin eklenmesi fikri ise Nicola Cabibbo tarafından sunulmuştur. Bu matris ayrıca şu anki üç kuark ailesinin ikisini içeren GIM mekanizmasının bir uzantısıdır.
Pentakuark, birbirlerine bağlı durumdaki dört kuark ile bir antikuarktan oluşan atomaltı parçacıktır. Kuarkların +1/3, antikuarkların ise - 1/3 baryon sayısına sahip olmalarından ötürü pentakuarkların toplam baryon sayısı 1'dir ve bu da pentakuarkların baryon olarak tanımlanmasını sağlar. Normal baryonların aksine üç değil de beş kuark bulundurmasından ötürü egzotik baryon olarak sınıflandırılır.
Mezonlar, birer kuark ve antikuarktan meydana gelen kararlı olmayan atomaltı parçacıklardır. Kuarklardan oluşan parçacıklar olan hadron parçacık ailesinin üyelerindendir. Ailenin diğer üyesi olan ve üç kuarktan oluşan baryonlar ile arasındaki temel fark; mezonların tam sayı spine, baryonların ise yarım tam sayı spine sahip olmalarıdır.
Baryonlar, üç kuarktan meydana gelen bileşik parçacıklardır. Birer kuark ile antikuarktan oluşan bozonlar gibi baryonlar da, yalnızca kuark veya antikuarkların oluşturduğu parçacıkların yer aldığı hadronlar grubuna dahildir. Kuarklardan meydana geldiği için baryonlarda güçlü etkileşim görülür. Her bir baryonun, kendisine karşılık gelen ve antibaryon olarak adlandırılan birer antiparçacık vardır. Antibaryonlarda, her bir kuark yerine bu kuarklara karşılık gelen antikuarklar bulunur.
Sekiz katlı yol, atomaltı hadronların organize oluşlarının teorisidir. Bu isim Amerikalı fizikçi Murray Gell-Mann tarafından Budizmin sekiz aşamalı asil yol' una ima ederek verilmiştir. Bu teori kuark modelinin gelişmesine imkân sağladı. Buna eşdeğer bir teori, bundan bağımsız şekilde, İsrailli fizikçi Yuval Ne'eman tarafından ortaya atıldı.
Tılsım (sembol: C) bir parçacığın içindeki tılsım kuarkları (c) ve tılsım antikuarkları (c) arasındaki farkı temsil eden çeşni kuantum sayısı:
Sigma baryonları, birinci çeşni nesillerinden iki kuarka, daha yüksek çeşnili nesillerinden ise üçüncü bir kuarka sahip; herhangi iki kuark çeşnisinin işaret değiştirmesine rağmen dalga fonksiyonunun değiştirmediği, Σ sembolüyle gösterilen hadron parçacığı ailesidir. Bu nedenlerden ötürü bu tip parçacıklar birer baryondur, toplam izospinleri 1'dir ve nötr olabildikleri gibi +2, +1 ya da -1 temel yüke sahip olabilirler. Yalnızca çeşni değişimi sırasında dalga fonksiyonunun farklılık göstermesi açısından Lambda baryonlarından ayrılırlar.
Ksi baryonları, birinci çeşni nesillerinden bir kuarka, daha yüksek çeşnili nesillerinden ise iki kuarka sahip, Ξ sembolüyle gösterilen hadron parçacığı ailesidir. Bu nedenlerden ötürü bu tip parçacıklar birer baryondur, toplam izospinleri 1/2'dir ve nötr olabildikleri gibi +2, +1 ya da -1 temel yüke sahip olabilirler. Yüklü Ksi baryonları ilk kez 1952'de, Manchester grubu tarafından gerçekleştirilen kozmik ışın deneyleri sırasında gözlemlenmiştir. Nötr Ksi baryonlarının ilk kez gözlemlenmesi ise 1959'da, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda gerçekleştirildi. Kararsız durumları, bozunma zinciri sonucunda daha hafif parçacıklara bozunmaları sebebiyle geçmişte çağlayan parçacıklar olarak da anılmaktaydılar.
Lambda baryonları, birer yukarı ve aşağı kuarkın yanı sıra daha yüksek çeşnili nesillerden biri kuarka sahip, Λ sembolüyle gösterilen hadron parçacığı ailesidir. Bu nedenlerden ötürü bu tip parçacıklar birer baryondur, toplam izospinleri 0'dır ve nötr olabildikleri gibi +1 temel yüke sahip olabilirler.
Omega baryonları, birinci çeşni nesillerinden (yukarı ve aşağı kuarklar) herhangi birini içermeyen, daha yüksek çeşnili nesillerinden (garip, tılsım ve alt kuarklar) üç kuarka sahip, Ω sembolüyle gösterilen hadron parçacığı ailesidir. Hadronlaşma için gereken güçlü etkileşim süresinin altında (5×10-25 s) ortalama yaşam süresine sahip olmaları nedeniyle üst kuark içeren bir omega baryonu gözlemlenmemiş ve gözlemlenmesi de beklenmemektedir. Bu nedenlerden ötürü bu tip parçacıklar birer baryondur, toplam izospinleri 0'dır ve nötr olabildikleri gibi +1 temel yüke sahip olabilirler. Üç garip kuarktan oluşan
Ω-
, 1964 yılında gözlemlenmiştir ve keşfedilen ilk omega baryonudur.
Hiperon bir grup atomaltı parçacığın ortak adıdır. Hiperonların spin sayıları tam sayı olmadığından fermion, güçlü etkileşimden etkilendikleri için hadron ve üç kuarktan oluştukları için de baryon sayılırlar. Bu yönüyle nötron ve proton gibi parçacıklarla aynı sınıfta yer alırlar. Ancak nötron ve protonun aksine yapılarındaki kuarklardan en az biri garip kuarktır. Ayrıca daha büyük kütleye sahiplerdir ve 10 −10 saniyeden daha kısa ömürleri ile çok kararsız parçacıklardır. Hiperonlar 1950 li yıllarda keşfedildi. Daha sonra kuarkların keşfi sonucunda temel parçacık olmadıkları anlaşıldı.
Antinötron, nötrondan sadece bazı özelliklerinin eşit büyüklükte fakat zıt işarete sahip olması nedeniyle farklılık gösteren, nötronun antiparçacığıdır. Nötron ile aynı kütleye sahiptir ve net elektrik yükü yoktur, ancak karşıt baryon sayısına sahiptir. Bunun nedeni antinötronun antikuarklardan oluşması ve nötronların da kuarklardan oluşmasıdır. Antinötron, bir yukarı antiquark ve iki aşağı antikuarktan oluşur.