Zobrazení zdroje stránky Kvark

[[Soubor:Proton quark structure.svg|vpravo|náhled|Proton složený ze dvou „u“ kvarků a jednoho „d“ kvarku]]

'''Kvarky''' jsou podle [[standardní model|standardního modelu]] [[Fyzika částic|částicové fyziky]] [[elementární částice]], ze kterých se skládají [[hadron]]y (tedy například [[proton]]y a [[neutron]]y).

Tyto částice mají [[spin]] ½ , což znamená, že se jedná o [[fermion]]y. Dle standardního modelu částicové fyziky nemají kvarky vnitřní strukturu a jsou spolu s [[lepton]]y a [[Boson W a Z|kalibračními bosony]] „nejmenší“ známé částice, ze kterých se skládá [[hmota]]. [[Baryon]]y (například [[proton]]) se skládají ze tří kvarků, [[mezon]]y (například [[pion]]) se skládají z jednoho kvarku a z jednoho antikvarku.

Teoreticky byly předpovězené roku 1964 [[Murray Gell-Mann]]em (a nezávisle na něm i [[George Zweig|Georgem Zweigem]]) ve snaze vysvětlit vlastnosti tehdy známých částic,<ref name="Gell-Mann1964">M. Gell-Mann: ''A Schematic model of baryons and mesons'' in Phys. Lett. 8, 1964, 214-215</ref> za což roku 1969 dostal [[Nobelova cena|Nobelovu cenu za fyziku]]. Pozdější objevy dalších částic si vyžádaly zavedení dodatečných tří kvarků. V současné době tedy známe šest druhů kvarků.

== Historie ==
Kvarková struktura byla teoreticky předpovězena nezávisle na sobě [[Murray Gell-Mann|M. Gell-Mannem]] a [[George Zweig|G. Zweigem]] v roce [[1964]]. O pět let později došlo k potvrzení na lineárním [[urychlovač]]i [[SLAC]] ve [[Stanfordova univerzita|Stanfordu]] při [[rozptylový experiment|rozptylových experimentech]] s [[proton]]y.

Kvarky, které nejsou pozorovány přímo, byly dlouho považovány za teoretický nástroj umožňující objasnit chování hadronů a mezonů. Dnes jsou však již chápány jako reálné částice, přestože je lze teoreticky popsat i jako [[kvazičástice]].<ref>https://en.wikiversity.org/wiki/Model_of_quark_quasiparticles {{Wayback|url=https://en.wikiversity.org/wiki/Model_of_quark_quasiparticles |date=20160916150419 }} - Model of quark quasiparticles</ref>

Název kvark pochází z knihy [[Finnegans Wake]] (česky ''Plačky nad Finneganem'') od autora [[James Joyce|Jamese Joyce]]. Slovo kvark i jednotlivé názvy pochází od [[Murray Gell-Mann|Gell-Manna]], který k nim nakreslil i ilustrační obrázky.

Již v roce [[1974]] se objevily první modely počítající s tím, že kvarky se skládají z dalších menších částic, tzv. [[preon]]ů. Dodnes však pro tyto teorie neexistuje jediná experimentální indicie, kvarky se chovají jako [[bodová částice|bodové]] až do rozměrů řádově 10<sup>−18</sup> [[metr]]u a tam je i hranice současných experimentálních možností. Také teoretické koncepty rozpracovávané v současnosti se od preonových teorií liší a potenciální nebodovost kvarků řeší nejčastěji pomocí [[teorie superstrun|strun]].

== Vlastnosti ==
Kvarky jsou jediné [[elementární částice]], které podléhají všem známým [[základní interakce|základním interakcím]].

Kvarky nelze při nízkých energiích pozorovat jako [[volná částice|volné částice]] (to je důsledek tzv. ''[[asymptotická volnost|asymptotické volnosti]]''), ale pouze prostřednictvím [[rozptyl]]ových [[experiment]]ů a na základě [[symetrie|symetrií]] ve vlastnostech pozorovaných [[hadron]]ů.

Vysoce energetická srážka hadronů však může způsobit jejich „roztavení“ a vznik tzv. [[kvark-gluonové plazma|kvark-gluonového plazmatu]]. V něm se kvarky mohou pohybovat volně. Tento stav hmoty měl být ve [[vesmír]]u 20–30 mikrosekund po [[Velký třesk|Velkém třesku]] a lze jej na extrémně krátkou dobu vytvořit v [[urychlovač částic|částicovém urychlovači]].

Kvarky se řadí k [[fermion]]ům se [[spin]]em ½ a [[baryonové číslo|baryonovým číslem]] ⅓.

Ke každému kvarku existuje příslušná [[antičástice]] – '''antikvark'''.

== Vůně ==
Kvarky se rozdělují na šest tzv. '''[[Vůně (částice)|vůní]]'''.
{| class="wikitable"
!Symbol
![[Vůně (částice)|Vůně]]
![[Klidová hmotnost]] ([[elektronvolt|MeV]]/[[rychlost světla|c]]²)
![[Elektrický náboj]]
![[Izospin]] (''I''<sub>3</sub>)
![[Podivnost]]
![[Půvab (částice)|Půvab]]
![[Krása (částice)|Krása]]
![[Pravda (částice)|Pravda]]
![[Antičástice]]
|-
|[[Kvark d|d]]
|dolů ([[angličtina|angl.]] ''down'')
|3,5 – 6<ref name="PDG">C. Amsler ''et al.'' (Particle Data Group), PL '''B667''', 1 (2008) and 2009 partial update for the 2010 edition (URL:http://www-pdg.lbl.gov/2009/tables/rpp2009-sum-quarks.pdf {{Wayback|url=http://www-pdg.lbl.gov/2009/tables/rpp2009-sum-quarks.pdf |date=20110828142951 }})</ref>
| −⅓ 
| −½
|0
|0
|0
|0
|<math>\overline{d}</math>
|-
|[[Kvark u|u]]
|nahoru ([[angličtina|angl.]] ''up'')
|1,5 – 3,3<ref name="PDG" />
| +⅔
| +½
|0
|0
|0
|0
|<math>\overline{u}</math>
|-
|[[Kvark s|s]]
|podivný ([[angličtina|angl.]] ''strange'')
|92,4&nbsp;±&nbsp;1,5<ref>{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Davies
 | jméno = C. T. H. 
 | příjmení2 = McNeile,  
 | jméno2 = C. 
 | příjmení3 = Wong | jméno3 = K. Y. 
 | spoluautoři = E. Follana, R. Horgan, K. Hornbostel, G. P. Lepage, J. Shigemitsu, and H. Trottier
 | titul = Precise Charm to Strange Mass Ratio and Light Quark Masses from Full Lattice QCD
 | periodikum = Physical Review Letters  
 | rok vydání = 2010
 | měsíc vydání = duben
 | den vydání = 2
 | ročník = 104
 | typ ročníku = svazek
 | číslo = 13
 | datum přístupu = 2010-05-04 
 | url = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.104.132003
 | issn = 1079-7114 
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.104.132003
 | jazyk = anglicky
}}</ref>
| −⅓
|0
| −1
|0
|0
|0
|<math>\overline{s}</math>
|-
|[[Kvark c|c]]
|půvabný ([[angličtina|angl.]] ''charm'')
|1270{{su|p=+70|b=−110}}<ref name="PDG" />
| +⅔
|0
|0
| +1
|0
|0
|<math>\overline{c}</math>
|-
|[[Kvark b|b]]
|spodní (''bottom''), popř. krásný ([[angličtina|angl.]] ''beauty'')
|4200{{su|p=+170|b=−70}}<ref name="PDG" />
| −⅓
|0
|0
|0
| −1
|0
|<math>\overline{b}</math>
|-
|[[Kvark t|t]]
|svrchní (''top''), popř. pravdivý ([[angličtina|angl.]] ''truth'')
|174&nbsp;980&nbsp;±&nbsp;750<ref name="Abazov_2014">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Abazov 
 | jméno = V. M. 
 | spoluautoři = ''et al''.
 | korporace = Spolupráce projektu D0 
 | titul = Precision Measurement of the Top Quark Mass in Lepton+Jets Final States
 | periodikum = Physical Review Letters
 | rok vydání = 2014
 | měsíc vydání = červenec
 | den vydání = 17
 | ročník = 113 
 | typ ročníku = svazek
 | číslo = 032002
 | strany = 
 | url = http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.032002
 | dostupnost2 = PDF
 | url2 = http://arxiv.org/abs/1405.1756
 | issn = 1079-7114 
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.113.032002
 | jazyk = anglicky
}}</ref><ref name="Physics_2014">{{Citace elektronického periodika
 | titul = Synopsis: Top Quark Mass Gets an Update 
 | periodikum = Physics
 | rok vydání = 2014
 | měsíc vydání = červenec
 | den vydání = 17
 | url = http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.113.032002
 | issn = 1943-2879
 | jazyk = anglicky
}}</ref>{{#tag:ref|Hodnota pochází z jednoho experimentu s velkou přesností, provedeném na [[urychlovač]]i [[Tevatron]] ve [[Fermilab]]u. Předtím používaná hodnota 173&nbsp;340&nbsp;±&nbsp;760<ref>{{Citace elektronické monografie
 | korporace = Spolupráce projektů ATLAS, CDF, CMS, D0 
 | titul = First combination of Tevatron and LHC measurements of the top-quark mass
 | dostupnost = PDF
 | url = http://arxiv.org/pdf/1403.4427v1
 | dostupnost2 = 
 | url2 = 
 | strany = 1–33
 | id = arXiv:1403.4427
 | jazyk = anglicky
}}</ref><ref>First joint result from LHC and Tevatron experiments. PhysOrg, 19. březen 2014. [http://phys.org/news/2014-03-joint-result-lhc-tevatron.html Dostupné online](anglicky)</ref> byla o více než směrodatnou odchylku nižší a vycházela ze středování hodnot několika různých méně přesných experimentů ve Fermilabu a na [[LHC]] v [[Evropská organizace pro jaderný výzkum|CERNu]] - podobné přesnosti bylo u hodnoty dosaženo tímto statistickým vyhodnocením.|group="pozn."}}
| +⅔
|0
|0
|0
|0
| +1
|<math>\overline{t}</math>
|}
[[Elektrický náboj]], [[izospin]], [[podivnost]], [[půvab (částice)|půvab]], [[krása (částice)|krása]] a [[pravda (částice)|pravda]] představují [[kvantové číslo|kvantová čísla]] kvarku.

Kvarky řadíme do [[generace (částice)|generací]] neboli ''rodin'' (podobně jako [[lepton]]y). ''První generaci'' tvoří kvarky ''u'' a ''d'' (tj. ''nahoru'' a ''dolů''), ''druhou generaci'' tvoří kvarky ''s'' a ''c'' (tj. ''podivný'' a ''půvabný'') a ''třetí generaci'' tvoří kvarky ''b'' a ''t'' (tj. ''spodní'' a ''svrchní'').

== Barevný náboj ==
{{Podrobně|Barevný náboj}}
Každý z kvarků se navíc může vyskytnout ve třech '''barvách''', jimž přiřazujeme hodnoty ''červená'', ''zelená'' nebo ''modrá''. Barvy slouží pouze k určitému označení a představují jistý druh náboje (tzv. '''barevný náboj'''). Kvarky však ve skutečnosti v žádném případě nemají žádnou [[barva|barvu]], protože jsou mnohem menší než vlnová délka viditelného světla. Barva má v tomto případě podobný význam jako např. [[elektrický náboj]].

== Hadrony ==
{{viz též|Hadron}}
Ze tří valenčních kvarků<ref>http://www2.ph.ed.ac.uk/~playfer/PPlect9.pdf - Valence Quark Model of Hadrons</ref> se skládá [[baryon]], a to tak, že každý kvark má jinou barvu, tzn. výsledný baryon je bezbarvý. Baryon tedy může mít hodnotu [[podivnost]]i až o velikosti 3. Z kvarku a antikvarku stejné barvy vznikají [[mezon]]y. Barvy kvarků v mezonu se mění, přičemž [[pravděpodobnost]] zachycení kterékoli ze tří barev je stejná, tzn. při sledování mezonu v určitém [[čas]]ovém intervalu se mezon také jeví jako bezbarvý.

Kvarky jsou v hadronech vzájemně vázány prostřednictvím [[gluon]]ů. Jejich vliv na vlastnosti částic je větší, než se dříve předpokládalo.<ref>http://phys.org/news/2016-02-physicists-gluons-contribution-proton.html - Physicists zoom in on gluons' contribution to proton spin</ref>

=== Příklady složení částic z kvarků ===
* [[Mezon]] K<sup>(0)</sup> je složen z kvarku d (down) a antikvarku <math>\overline{s}</math> (má [[podivnost]] −1)
* Mezon K<sup>(+)</sup> je složen z kvarku u (up) a antikvarku <math>\overline{s}</math> (má také [[podivnost]] −1)
* Mezon K<sup>(−)</sup> je složen z kvarku s (strange) a antikvarku <math>\overline{u}</math> (má [[podivnost]] +1)
* [[mezonová rezonance|Mezonové rezonance]] K<sup>*</sup> mají stejné složení jako [[kaon|mezony K]].
* [[pion|Mezon π<sup>(0)</sup>]] má složení <math>(u\overline{u} + d\overline{d})/2</math>
* [[pion|Mezon π<sup>(+)</sup>]] obsahuje u a <math>\overline{d}</math>
* [[pion|Mezon π<sup>(−)</sup>]] obsahuje d a <math>\overline{u}</math>
* Mezonové rezonance ρ mají stejné složení jako mezony π
* [[Proton]] p<sup>(+)</sup> a baryonové [[Rezonance (částice)|rezonance]] N<sup>(+)</sup> jsou složeny z kvarků u, u, d
* [[Neutron]] n<sup>(0)</sup> a baryonové [[Rezonance (částice)|rezonance]] N<sup>(0)</sup> jsou složeny z kvarků d, d, u
* [[Baryon delta|Baryon Δ]]<sup>(++)</sup> obsahuje u, u, u
* [[Baryon delta|Baryon Δ]]<sup>(+)</sup> obsahuje u, u, d
* [[Baryon delta|Baryon Δ]]<sup>(0)</sup> obsahuje u, d, d
* [[Baryon delta|Baryon Δ]]<sup>(−)</sup> obsahuje d, d, d
* [[Baryon]] Σ<sup>(+)</sup> obsahuje u, u, s
* [[Baryon]] Σ<sup>(0)</sup> a [[baryon]] Λ<sup>(0)</sup>obsahují u, d, s
* [[Baryon]] Σ<sup>(−)</sup> obsahuje d, d, s
* [[Baryon]] Ξ<sup>(0)</sup> obsahuje d, s, s
* [[Baryon]] Ξ<sup>(−)</sup> obsahuje u, s, s
* [[Baryon]] Ω<sup>(−)</sup> obsahuje s, s, s

=== Exotické hadrony ===
Jako exotické hadrony se označují nově objevené složené částice:
* [[tetrakvark]]y – s&nbsp;celočíselným spinem, složené ze 2 kvarků a&nbsp;2 antikvarků;<ref name="Mihulka_2013a">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Mihulka
 | jméno = Stanislav
 | titul = Nová příšera v&nbsp;zoo: Nejspíš ulovili tetrakvark!
 | periodikum = OSEL.cz
 | rok vydání = 2013
 | měsíc vydání = červen
 | den vydání = 19
 | url = http://www.osel.cz/index.php?clanek=6978
}}</ref><ref name="Mihulka_2013b">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Mihulka
 | jméno = Stanislav
 | titul = Objevíme celou novou rodinu tetrakvarků?
 | periodikum = OSEL.cz
 | rok vydání = 2013
 | měsíc vydání = listopad
 | den vydání = 11
 | url = http://www.osel.cz/index.php?clanek=7262
}}</ref><ref name="X(5568)">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Johnston
 | jméno = Hamish
 | titul = Fermilab bags a tetraquark
 | periodikum = Physics World
 | rok vydání = 2016
 | měsíc vydání = únor
 | den vydání = 29
 | url = http://physicsworld.com/cws/article/news/2016/feb/29/fermilab-bags-a-tetraquark
 | jazyk = anglicky
}}</ref>
* [[pentakvark]]y – s&nbsp;poločíselným spinem, složené ze 4 kvarků a&nbsp;1 antikvarku;<ref name="arXiv">{{Citace elektronické monografie
 | korporace = LHCb collaboration
 | titul = Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ<sub>b</sub>''<sup>0</sup>''→J/ψK−p decays
 | url = http://arxiv.org/abs/1507.03414
 | dostupnost2 = PDF
 | url2 = http://arxiv.org/pdf/1507.03414v1
 | dostupnost3 =
 | url3 =
 | vydání = 1
 | typ vydání =
 | vydavatel = CERN
 | datum vydání = 2015-07-13
 | strany = 1–48
 | isbn =
 | doi =
 | id = arXiv:1507.03414
 | jazyk = anglicky
}}</ref><ref name="OSEL">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Mihulka
 | jméno = Stanislav
 | titul = Na Velkém hadronovém srážeči chytili pentakvarky
 | periodikum = OSEL.cz
 | rok vydání = 2015
 | měsíc vydání = červenec
 | den vydání = 14
 | url = http://www.osel.cz/8328-na-velkem-hadronovem-srazeci-chytili-pentakvarky.html
}}</ref>
* [[hexakvark]]y (včetně dibaryonů) – s&nbsp;celočíselným spinem, složené ze 6 kvarků.<ref name="PhysOrg_2014">{{Citace elektronického periodika
 | titul = Quarks in six-packs: Exotic Particle Confirmed
 | periodikum = Phys.org
 | rok vydání = 2014
 | měsíc vydání = červen
 | den vydání = 6
 | url = http://phys.org/news/2014-06-quarks-six-packs-exotic-particle.html
 | jazyk = anglicky
}}</ref><ref name="Mihulka_2014">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Mihulka
 | jméno = Stanislav
 | titul = Dibaryon ze šesti kvarků potvrzen v&nbsp;urychlovači COSY
 | periodikum = OSEL.cz
 | rok vydání = 2014
 | měsíc vydání = červen
 | den vydání = 16
 | url = http://www.osel.cz/index.php?clanek=7644
}}</ref>

Mezi exotické hadrony, tedy silně interagující složené částice, se dále řadí i hypotetické částice obsahující kvarky nebo vázané gluonové komplexy:
* [[glueball]]s/gluebally (dříve zvané též gluonia) – exotické hadrony složené pouze z gluonů;{{#tag:ref|Doposud (2015) bylo pozorováno pouze několik kandidátů, které by šlo považovat za glueball/gluonium ve specifických modelech, které jsou v souladu se standardním modelem (např. ''η''(1405), ''f''<sub>0</sub>(1500), ''f''<sub>0</sub>(1710)), bez jednoznačného experimentálního potvrzení.<ref name="PDG_2014">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Olive
 | jméno = K. A.
 | spoluautoři = ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
 | titul = The Review of Particle Physics
 | periodikum = Chinese Physics C
 | odkaz na periodikum = 
 | rok vydání = 2014
 | měsíc vydání = srpen
 | den vydání = 21
 | ročník = 38
 | typ ročníku = svazek
 | číslo = 9:090001
 | kapitola = Particle properties. Mesons. The ''η''(1405), ''η''(1475), ''f''<sub>1</sub>(1420), and ''f''<sub>1</sub>(1510).
 | url = http://www-pdg.lbl.gov/2015/reviews/contents_sports.html
 | dostupnost2 = PDF
 | url2 = http://www-pdg.lbl.gov/2015/reviews/rpp2014-rev-eta1440.pdf
 | issn = 1674-1137
 | doi = 10.1088/1674-1137/38/9/090001
 | jazyk = anglicky
 | datum přístupu = 2016-03-03
 | url archivu = https://web.archive.org/web/20160304195419/http://www-pdg.lbl.gov/2015/reviews/contents_sports.html
 | datum archivace = 2016-03-04
 | nedostupné = ano
 }}</ref><ref name="Brünner_2015">{{Citace elektronického periodika
 | příjmení = Brünner
 | jméno = Frederic
 | příjmení2 = Rebhan
 | jméno2 = Anton
 | titul = Nonchiral Enhancement of Scalar Glueball Decay in the Witten-Sakai-Sugimoto Model
 | periodikum = Physical Review Letters
 | rok vydání = 2015
 | měsíc vydání = září
 | den vydání = 21
 | ročník = 115
 | typ ročníku = svazek
 | číslo = 13: 131601
 | strany = 
 | url = http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.131601
 | dostupnost2 = PDF
 | url2 = http://arxiv.org/pdf/1504.05815v3
 | issn = 1079-7114
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.115.131601
 | jazyk = anglicky
}}</ref><ref>{{Citace elektronického periodika
 | korporace = Vienna University of Technology
 | titul = A particle purely made of nuclear force
 | periodikum = Phys.org
 | rok vydání = 2015
 | měsíc vydání = říjen
 | den vydání = 13
 | poznámky = popularizační článek k předchozí referenci 
 | url = http://phys.org/news/2015-10-particle-purely-nuclear.html
 | jazyk = anglicky
}}</ref>|group="pozn."}}
* "hybridní" hadrony, vázané stavy kvarků/antikvarků a (ne virtuálních) gluonů.{{#tag:ref|Dosud (2015) pouze několik kandidátů ve specifických modelech (např. ''f''<sub>1</sub>(1420) jakožto hybridní mezon ''q{{Nadtrženo|q}}g''), bez jednoznačného experimentálního potvrzení.<ref name="PDG_2014" />|group="pozn."}}

Neúspěšné bylo dosud také hledání částic složených z leptonů a kvarků jako jedné třídy '''[[leptokvark]]ů''', hypotetických částic s nenulovým baryonovým i leptonovým číslem.<ref>J. Beringer et al. (Particle Data Group), The Review of Particle Physics. ''Phys. Rev.'' D86, 010001 (2012). Oddíl: [http://www-pdg.lbl.gov/2012/reviews/rpp2012-rev-pentaquarks.pdf Leptoquarks (autoři S. Rolli, M. Tanabashi)] {{Wayback|url=http://www-pdg.lbl.gov/2012/reviews/rpp2012-rev-pentaquarks.pdf |date=20130723120718 }} (anglicky)</ref>

== Odkazy ==
=== Poznámky ===
<references group="pozn." />

=== Reference ===
<references />

=== Související články ===
* [[Elementární částice]]

=== Externí odkazy ===
* {{Commonscat}}
* {{Wikislovník|heslo=kvark}}
* [http://aldebaran.cz/astrofyzika/interakce/particles.html#Kvarky Kvarky na aldebaran.cz]
* [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/quark.html Quarks (HyperPhysics)]

{{Částice}}
{{Pahýl}}
{{Autoritní data}}

[[Kategorie:Elementární částice]]
[[Kategorie:Kvantová chromodynamika]]