Quark

Name für 1964 von M. Gell-Mann und G. Zweig eingeführte hypothetische Urteilchen der Materie, aus denen alle der starken Wechselwirkung unterliegenden Elementarteilchen aufgebaut sein sollen. Den Namen Quark übernahm Gell-Mann aus dem Roman „Finnegans Wake“ von J. Joyce. Das Quarkmodell fordert heute sechs Quarks und sechs Antiquarks mit Spin ¹/₂. Die Ladung der Quarks beträgt ¹/₃ bzw. ²/₃ der elektrischen Elementarladung. Protonen und Neutronen setzen sich aus jeweils drei Quarks, Mesonen aus je einem Quark und einem Antiquark zusammen. Zunächst unterschied man nur drei Quarks, um alle Hadronen beschreiben zu können: up (u), down (d) und strange (s). Die Entdeckung der J/ψ-Teilchen (1974) und der Y-Teilchen (1977) führte zur Erweiterung des Modells durch Charm- (c) und Bottomquark (b). Das sechste, aus Symmetriegründen geforderte Quark, top genannt, wurde 1994 mit dem Tevatron-Beschleuniger am Fermilab bei Chicago nachgewiesen. Die Wechselwirkung der Quarks durch Austausch von Gluonen wird durch die Quantenchromodynamik (QCD) beschrieben. Freie Quarks sind bis heute nicht beobachtet worden; der Nachweis der Quarks geschieht experimentell durch Beobachtung von Elementarteilchen (Mesonen bzw. Baryonen) in großen Elektron-Positron-Speicherringen (z. B. DESY in Hamburg), deren Forschungsergebnisse ständig tiefer gehende Erkenntnisse über den Aufbau der Materie liefern.