シンプル系＠素粒子

クオークのペアリングと命名法

クォーク (quark) とは、素粒子のグループの一つである。レプトンとともに物質の基本的な構成要素であり、クォークはハドロンを構成する。クオークと表記することもある^[1]。

クォークという名称は、1963年にモデルの提唱者の一人であるマレー・ゲルマンにより、ジェイムズ・ジョイスの小説『フィネガンズ・ウェイク』中の鳥の鳴き声「quark」から取って付けられた。

クォークは、6種類（フレーバーと呼ばれる）存在し、三つの世代を形成する。すなわち、第一世代のアップ、ダウン、第二世代のチャーム、ストレンジ、および第三世代のトップ、ボトムである^[5]。各世代は、電荷が正のものと負のもので対を作っている。クォークの質量は世代が上がるごとに増加する。より重たいクォークは粒子崩壊（高質量状態から低質量状態への変換）の過程を経てすぐにアップおよびダウンクォークに変化する。このようにアップおよびダウンクォークは安定であり、宇宙の中で最も多く存在するクォークである。一方のチャーム、ストレンジ、トップおよびボトムは、宇宙線や粒子加速器の中で起こるような高エネルギー衝突の中でしか生成されない。

クォークは、電荷、色荷、スピンおよび質量などさまざまな固有の性質を持つ。クォークは標準模型において唯一、四つの基本相互作用全ての影響を受ける素粒子のグループである。基本的な相互作用は、基本的な力として知られ、電磁力、重力、強い力および弱い力がある。また、電荷が素電荷の整数倍ではない唯一の知られている粒子である。全てのクォークのフレーバーについて、対応する反粒子が存在する。この反クォークは、クォークのいくつかの性質が大きさは等しいが符号が逆になった値（反数）を持つ。

クォークモデルは、二人の物理学者、マレー・ゲルマンおよびジョージ・ツワイクによって独立に1964年に提唱された^[6]。クォークはハドロンを系統立てる枠組みの一部として導入され、SLACにおける深非弾性散乱実験で1968年に物理的な存在の証拠が発見された^[7][8]。クォークのフレーバーの6つが全て加速器実験により観測されており、最後に見つかったのは1995年にフェルミラボで見つかったトップクォークである。^[6]。