كوارك quark چيست؟

مدت زيادي این‌طور تصور می‌شد كه پروتون‌ها و نوترون‌ها ذرات بنیادی‌اند و بنابراين اين گمان می‌رفت كه مثل تقسيم الكترون ديگر تقسيم شدني نيستند و ساختاري داخلي ندارند . امروزه ميدانيم كه نوكلئون ها يا به عبارت ديگر پروتون‌ها و نوترون‌ها خود از ذرات کوچک‌تری ساخته شده‌اند كه « كوارك » ناميده می‌شوند.
تاكنون 6 نوع كوارك متفاوت شناسايي شده است . با اين همه تنها دو نوع از آن‌ها در تشكيل مواد پايدار معمولي نقش مهمي دارند كه عبارت از « كوارك ‌‌U » و « كوارك D » است . U علامت اختصاري براي بالا (up) و D علامت اختصاري براي پايين (down) است.

اگر روابط و نسبت‌ها در اتم‌ها (كه در مقايسه با کوارک ها بزرگ‌ترند) مهم و چشمگير است ، اين روابط در كواركهاي كوچك مسلماً مهم‌تر است ؛ مثلاً کوارکها هیچ‌گاه به تنهايي نقشي بر عهده ندارند بلكه هميشه در گروه‌های 2 و 3 تایی‌اند . ذراتي كه از دو كوارك تشكيل می‌شوند « مزون » نام دارند و ذراتي كه سه كوارك دارند « باريون » ناميده شده‌اند.
کوارکها در كنار بار الكتريكي كه دارند خاصيت مرموز ديگري نيز دارند كه « رنگ » خوانده می‌شود . كواركها از اين نظر به قرمز و سبز و آبي طبقه بندي می‌شوند . البته از اين طبقه بندي نبايد رنگ‌های حقيقي را تصور كرد ، بلكه من طور نوع بار الكتريكي آن‌هاست ؛ بنابراين ذرات آزاد معلق در طبيعت بايد هميشه داراي رنگ خنثي و به عبارت ديگر سفيد باشند . يك كوارك قرمز و يك كوارك آبي گروهي سه تايي (مثلاً پروتون) می‌سازند . همان‌طور كه تركيب رنگ‌های رنگين كمان رنگ سفيد را به وجود می‌آورد ، از تركيب رنگ‌های سه‌گانه كوارك نيز سفيد به دست می‌آید . به اين ترتيب ، ذره سفيد مجزا و پايدار تشكيل می‌شود . امكان ديگر اين است كه يك كوارك قرمز با يك ضد كوارك كه رنگ ضد قرمز دارد يك زوج بسازند . قرمز و ضد قرمز همديگر را خنثي می‌کنند و رنگي خنثي به وجود می‌آورند . به هر حال چون اين گروه‌های (مزون) از ماده و پادماده ايجاد شده‌اند ، خيلي سريع فرو می‌پاشند . به همين دليل مزون‌ها پايدار نيستند.
كواركها نوكلئون ها را می‌سازند و آن‌ها به يكديگر متصل می‌شوند و هسته اتم‌ها را بوجود می‌آورند . هسته‌ها و الکترون‌ها در اتحاد با يكديگر اتم‌ها را ايجاد می‌کنند و اتم‌ها نيز با پيوستن به يكديگر مولکول‌های كوچك و بزرگ از قبيل مولکول‌های آب يا سفيده تخم مرغ را می‌سازند . هر انسان در بدن خود ميلياردها سلول دارد . اما با تمام تفاوت‌هایی كه موجودات زنده و غير زنده با يكديگر دارند باز هم همه آن‌ها از سه ذره زيربنايي ساخته شده‌اند كه عبارتند از : كواركهاي U و كواركهاي D و الکترون‌ها.

آيا كواركها را می‌توان مشاهده كرد؟
روشن است كه كواركها را نمی‌توان مشاهده كرد بلكه می‌توان وجود آن‌ها را مثل هسته اتم‌ها با آزمایش‌های بسيار پيچيده اثبات كرد . براي این کار آن گونه عمل می‌کنیم كه « رادرفورد » 75 سال پيش براي شناسايي هسته اتم انجام داد . در اين روش الکترون‌ها و پروتون‌های بسيار پرشتاب مورد اصابت قرار می‌گیرند . بيشتر الکترون‌ها در اين آزمايش بندرت تغيير مسير می‌دهند ، ولي تعدادي از آن‌ها کامل از مدار خود خارج می‌شوند ؛ درست مثل اينكه به گلوله‌های سخت و گوشتي در داخل پروتون‌ها برخورد كنند . اين گلوله‌های بسيار كوچك همان كواركها اند كه در جستجویشان بوديم. بررسي دقيقي نشان داده است كه پروتون در مجموع از سه سنگ بناي ابتدايي این چنینی تشكيل شده است.