Quarks são partículas elementares que compõem a matéria e interagem por meio da força forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Eles são considerados os blocos de construção fundamentais dos hádrons, como prótons e nêutrons, que por sua vez formam os núcleos atômicos.
Existem seis tipos diferentes de quarks, cada um com suas próprias características distintas. Esses quarks são classificados em três gerações, cada uma contendo dois quarks. Na primeira geração, temos o quark "up" (u) e o quark "down" (d), que são os quarks mais leves e comuns. Prótons e nêutrons são compostos por combinações desses quarks. O próton é composto por dois quarks up e um quark down (uud), enquanto o nêutron é formado por dois quarks down e um quark up (udd).
A segunda geração de quarks consiste no quark "charm" (c) e no quark "strange" (s), que são mais massivos do que os quarks da primeira geração. A terceira geração inclui o quark "top" (t) e o quark "bottom" (b), que são os quarks mais pesados conhecidos.
Os quarks possuem uma propriedade chamada "carga de cor", que é uma analogia à carga elétrica dos elétrons. A carga de cor vem em três variedades: vermelho, verde e azul (juntamente com suas respectivas antipartículas antivermelho, antigreen e anti-blue). A combinação dessas cargas de cor permite que os quarks interajam fortemente uns com os outros através da troca de glúons, partículas mediadoras da força forte.
Não podemos projetar um quark por conta própria porque quanto mais tentamos separar os quarks e quanto mais a interação nuclear forte mantém o controle, o acoplamento entre os quarks aumenta com a distância. Em outras palavras, quanto mais próximos estão um do outro, menos interagem. Por outro lado, quanto mais os quarks se afastam, mais a força nuclear adquire um comportamento elástico, forçando-os a permanecer juntos. Ao ao tentar separar dois quarks, a energia gasta para fazê-lo é convertida em partículas adicionais.
Este fenômeno denominado "confinamento de quark" está ligado à propriedade de liberdade assintótica de interações fortes que agem sobre partículas com carga de cor. Para acoplamentos devido a outras interações fundamentais (eletromagnéticas, fracas e gravitacionais) é o contrário, eles diminuem com a distância.
Os quarks desempenham um papel fundamental na física de partículas e nas teorias que descrevem o funcionamento do universo em escalas subatômicas. O Modelo Padrão da física de partículas é a teoria que descreve as partículas elementares e suas interações, e ele inclui os quarks como componentes essenciais. Além disso, a compreensão dos quarks e suas propriedades tem implicações importantes para a cosmologia, a física nuclear e muitos outros campos da física moderna.
Para saber mais ... O confinamento dos quarks (link)
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