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.
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.
Preonlar parçacık fiziğinde, kuarklar ve leptonların altparçacıkları olan nokta parçacıklardır. Terim 1974’te, Jogesh Pati ve Muhammed Abdüsselam tarafından oluşturulmuştur. Preon modellerine olan ilgi, 1980’lerde zirve noktasına ulaşmıştır ancak parçacık fiziği Standart Model'i, fiziğin kendisini en başarılı şekilde tanımlamaya devam ettiğinden ve lepton ile kuark kompozitleri hakkında hiçbir deneysel veri bulunmadığından dolayı bu ilgi azalmıştır.
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.
Tetrakuark, parçacık fiziğinde, dört valans kuarktan oluşan ve varlığı tahmin edilmesine karşın henüz kanıtlanamamış egzotik mezondur. Prensipte, bir tetrakuark durumu kuantum renk dinamiği içinde yer alabilmektedir.
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.
Egzotik hadron, kuarklar ile gluonlardan meydana gelen, sıradan hadronların aksine iki ya da üç kuarktan fazlasını içeren atomaltı parçacıktır. Egzotik baryonlar, üç kuarka sahip sıradan baryonlardan; egzotik mezonlar ise birer kuark ve antikuarka sahip sıradan mezonlardan ayrılır. Teoride, renk yükü beyaz olduğu müddetçe bir hadronun kuark sayısında herhangi bir limit yoktur.
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.
Parton, Richard Feynman tarafından ortaya atılan bir hadron modelidir. Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi'nde (SLAC) 1968 yılında yapılan derin inelastik saçılma deneyleri, protonun daha küçük, nokta benzeri parçacıklardan oluştuğunu ve böylece bir temel parçacık olmadığını gösterdi. O dönemde fizikçiler bu nesneleri kuarklar ile ilişkilendirmek konusunda tereddütlü olduklarından parçacıklar, Feynman tarafından türetilen "parton" olarak adlandırdı. Bu deneyler sırasında gözlemlenen cisimler, diğer çeşnilerin de keşfedilmesiyle daha sonra yukarı ve aşağı kuark olarak tanımlanacaktı. Buna rağmen parton, hadronların bileşenlerini tanımlayan ortak bir terim olarak kullanımda kaldı.
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.
J/psi mezonu veya psion bir atomaltı parçacık. Bir tane tılsım kuark ve bir de tılsım antikuarktan oluşan bir çeşni değiştiren yüksüz mezonudur. Bir tılsım kuark ve bir tılsım antikuarkın bağlı hali ile oluşan mezonlar "karmoniyum" olarak anılır. En yaygın karmoniyum, düşük değişim kütlesi, 3.0969 GeV/c23,0969 GeV/c2 yani ηc̅ ' nin (2.9836 GeV/c22,9836 GeV/c2) biraz üzerinde, sebebi ile J/psi mezondur. Bu mezon ortalama 7.2×10−21 s7,2×10-21 s ömre sahiptir.Fakat bu süre tahmin edilen 1000 kat daha uzundur.
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.
Delta baryonları, üç adet yukarı ya da aşağı kuarka sahip, Δ sembolüyle gösterilen hadron parçacığı ailesidir. Bu nedenlerden ötürü bu tip parçacıklar birer baryondur.
Δ++
,
Δ+
(uud),
Δ0
(udd) ve
Δ-
(ddd) olmak üzere dört adet delta baryonu mevcuttur ve bunlar sırasıyla +2, +1, 0 ve -1 temel yüklerine sahiplerdir.
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.
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.