quark

Um quark é qualquer das 36 hipotéticas partículas que se pensa serem os constituintes das partículas elementares chamadas hadrões (partículas que participam nas interações nucleares fortes), tais como o protão, o neutrão, o pião, etc. (Para além dos hadrões existem os leptões e os mesões.) Estes conceitos foram postulados em 1963, independentemente, por dois físicos americanos: Murray Gell-Mann e George Zweig.
A investigação da estrutura atómica iniciada em finais do século passado permitiu descobrir o eletrão, o protão e alguns mecanismos fenomenológicos do átomo. A mecânica quântica deu significativos contributos e levou à descoberta do neutrão. A entrada em funcionamento dos grandes aceleradores de partículas, desde a década de 50, tem permitido a realização de experiências que levaram à deteção de uma variedade sempre crescente de partículas subatómicas de vida efémera (como os hadrões, leptões e mesões). O crescente número de hadrões conhecidos levou à convicção de que estes não seriam verdadeiramente partículas elementares mas sim partículas compostas.
Nesta teoria, os quarks agrupam-se de vários modos para constituir os hadrões. Para tal, possuem algumas propriedades estranhas, entre as quais a carga elétrica fracionária. À medida que novos hadrões iam sendo conhecidos, a constituição dos quarks foi-se complicando ao longo de três "gerações". Consideram-se, atualmente, seis tipos básicos de quarks, aos quais foram dados os nomes de cima, baixo, encantado, estranho, topo e fundo, representados pelas letras u, d, c, s, t, b, iniciais das designações inglesas (up, down, charm, strange, top, bottom). Aos quarks u, c e t foi atribuída a carga +2/3, e aos quarks d, s e b a carga -1/3, da carga do eletrão. Para além desta, é postulada a carga de cor: Cada tipo básico de quark pode aparecer com uma de três cores a que se convencionou chamar vermelho, verde e azul. Foi postulada a existência dos antiquarks (devido à simetria exigida pela mecânica quântica), que originou as tais 36 partículas (6(3(2). Em 1974 foi experimentalmente confirmada a existência do quark encantado. Em abril de 1994 os físicos do Laboratório Acelerador Nacional (Fermilab, nos EUA) anunciaram que tinham encontrado evidência experimental para a existência do quark top. Mais tarde essa evidência foi confirmada. Ao hipotético transportador de força entre quarks foi dado o nome de gluão. Os físicos suspeitam de uma estrutura ainda mais fina e postulam a existência dos pré-quarks, os quais originariam os quarks e os leptões. Os hadrões não manifestam a existência de carga de cor, assim como os átomos neutros não manifestam a carga elétrica por terem iguais quantidades de carga positiva e negativa. Considerando algumas associações de quarks globalmente "incolores", como por exemplo juntando um quark vermelho e um antiquark antivermelho, consegue-se construir todos os mesões até agora conhecidos. Outra possibilidade consiste em formar associações de três quarks, um de cada cor, sendo o conjunto incolor: desta forma constroem-se todos os bariões. Com quarks de primeira geração e leptões é possível construir toda a matéria conhecida. Os quarks das segunda e terceira gerações são análogos aos da primeira em todos os aspetos, exceto na massa, que é muito superior, e a sua introdução foi necessária para explicar a constituição de partículas maciças, de vida média muito curta, formadas no decurso de colisões de muito altas energias (em aceleradores de partículas).
Uma das mais importantes, mas ainda não confirmada, predições desta teoria é a instabilidade do protão, que a verificar-se originaria a instabilidade, a longo prazo, de todo o Universo.