بازی آنلاین
آپلود عکس
04-07-2020، 16:02
کوارک (به انگلیسی: Quark) (/ˈkwɔːrk/ or /ˈkwɑːrk/)، یک ذره بنیادی و یکی از اجزای پایه‌ای تشکیل‌دهنده ماده است. کوارک‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به نام هادرون را پدیدآورند که پایدارترین آن‌ها پروتون و نوترون، اجزای تشکیل‌دهنده هسته اتم هستند.[۱] به خاطر پدیده‌ای که به حبس رنگ معروف است، کوارک‌ها هیچ‌گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند و مستقیماً قابل مشاهده نیستند؛ آن‌ها را فقط می‌توان درون هادرون‌هایی مانند باریون‌ها (که نمونه‌های آن‌ها پروتون و نوترون هستند) و مزون‌ها یافت.[۲][۳] به همین دلیل بیشتر دانش ما از کوارک‌ها از مشاهدات خود هادرون‌ها نتیجه‌گیری شده‌است.
کوارک‌ها ویژگی‌های ذاتی گوناگونی دارند که بار الکتریکی، بار رنگ، اسپین و جرم از جمله این ویژگی‌ها می‌باشند. کوارک تنها ذره بنیادی از مدل استاندارد فیزیک ذرات است که هر چهار برهمکنش بنیادی را تجربه می‌کند. به این برهمکنش‌ها نیروهای بنیادی (الکترومغناطیس، هسته‌ای قوی، هسته‌ای ضعیف، گرانش) نیز گفته می‌شود. همچنین کوارک تنها ذره‌ای است که بار الکتریکی‌اش مضرب صحیحی از بار بنیادی نیست.
شش گونه مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که به هر یک از آن‌ها یک مزه می‌گویند: بالا، پایین، افسون، شگفت، سر و ته.[۴] کوارکهای بالا و پایین کوچکترین جرم را در بین کوارک‌ها دارند. کوارکهای سنگین‌تر طی یک فرایند واپاشی ذره به سرعت به کوارکهای بالا و پایین تبدیل می‌شوند: تبدیل شدن از حالت جرم بیشتر به حالت جرم کمتر. به همین علت کوارکهای بالا و پایین عموماً پایدار می‌باشند و رایج‌ترین کوارک‌ها در جهان می‌باشند، در حالی که کوارکهای دیگر فقط در برخوردهای پرانرژی (مانندپرتوهای کیهانی و شتاب‌دهنده‌های ذرات) تولید می‌شوند. به ازای هر مزه کوارک یک پادذره متناظر به نام پادکوارک وجود دارد که تنها تفاوت آن با کوارک متناظرش این است که برخی از ویژگی‌های آن اندازه یکسان و علامت مخالف دارند.
مدل کوارک به شکل جداگانه توسط موری گل-مان و جرج زویگ در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد شد.[۵] کوارک‌ها به عنوان بخش‌هایی از طرح رده‌بندی هادرون‌ها معرفی شده بود و شواهد کمی بر وجود فیزیکی آن‌ها در دسترس بود تا اینکه آزمایش‌های پراکندگی ناکشسان ژرف در سال ۱۹۶۸ در مرکز شتاب‌دهنده خطی استانفورد انجام شد.[۶][۷] از آزمایش‌های انجام‌شده در شتاب‌دهنده‌ها برای وجود هر شش مزه کوارک، شواهدی به‌دست آمده‌است. آخرین مزه‌ای که کشف شد، کوارک سر بود که در آزمایشگاه فرمی در سال ۱۹۹۵ کشف شد.[۵]
مدل استاندارد، چارچوب نظری توصیفگر همه ذرات بنیادی شناخته شده کنونی است. این مدل شامل ۶ مزه از کوارک‌ها با نام‌های بالا (u), پایین (d), افسون ©, شگفت (s), سر (t)، و ته (b) می‌باشد.[۴] پادذره‌های کوارک‌ها را پادکوارک می‌نامند که نماد آن‌ها شبیه نماد کوارک متناظرشان است با این تفاوت که یک خط بالای آن قرار می‌گیرد. مثلاً کوارک بالا با u و پادکوارک بالا با u نمایش داده می‌شوند. همانگونه که در مورد پادماده‌ها معمول است، پادکوارک‌ها از نظر میانگین طول عمر و اسپین و جرم با کوارک متناظرشان یکسان هستند، اما بار الکتریکی و بارهای دیگرشان علامت مخالف هم دارند.[۸]
کوارک‌ها ذرات اسپین-۱⁄۲ هستند و در نتیجه بنا بر نظریه اسپین-آمار، فرمیون هستند. کوارک‌ها مشمول اصل طرد پاولی نیز می‌شوند که بیان می‌کند که هیچ دو فرمیون یکسانی نمی‌توانند هم‌زمان با هم یک حالت کوانتومی را اشغال کنند.[۹] این بر خلاف بوزونها (ذراتی با اسپین عدد صحیح) است که هر تعدادی از آن‌ها می‌توانند در یک حالت باشند. بر خلاف لپتونها کوارک‌ها دارای بار رنگ هستند که باعث می‌شود با نیروی هسته‌ای قوی برهمکنش داشته باشند. نیروی جاذبه‌ای که از این طریق میان کوارکهای مختلف ایجاد می‌شود، باعث به‌وجود آمدن ذرات مرکبی مانند هادرون‌ها می‌شود
کوارک‌هایی که اعداد کوانتومی هادرون‌ها را تعیین می‌کنند، کوارکهای ظرفیت نامیده می‌شوند. علاوه بر این کوارک‌ها هر هادرونی می‌تواند تعداد نامحدودی کوارک، پادکوارک و گلوئون مجازی داشته‌باشد که روی عدد کوانتومی‌اش تأثیری ندارند.[۱۰] دو خانواده از هادرون‌ها وجود دارد: باریون‌ها که سه کوارک ظرفیت دارند و مزون‌ها با یک کوارک ظرفیت و یک پادکوارک.[۱۱] رایج‌ترین باریون‌ها پروتون و نوترون هستند که هسته اتم را می‌سازند.[۱۲] شمار زیادی از هادرون‌ها شناخته شده‌اند (فهرست باریون‌ها و فهرست مزون‌ها را ببینید). تفاوت بیشتر آن‌ها در محتوای کوارک آن‌ها و ویژگی‌هایی است که کوارکهای تشکیل‌دهنده به آن‌ها می‌بخشند. وجود هادرون‌های غیرعادی با تعداد کوارکهای ظرفیت بالاتر مانند تتراکوارک‌ها و پنتاکوارک‌ها مطرح شده[۱۳] اما اثبات نشده‌است،[nb ۱][۱۳][۱۴] اما در ۲۲ تیر ۱۳۹۴، گروه آزمایش زیبایی برخورد دهنده هادرونی بزرگ در سرن نتایجی را گزارش نمود که با حالت‌های پنتاکوارک همخوانی داشت.[۱۵]
فرمیون‌های بنیادی به سه نسل تقسیم می‌شوند که هر نسل شامل دو لپتون و دو کوارک است. نخستین نسل شامل کوارکهای بالا و پایین است، دومین نسل کوارکهای شگفت و افسون و سومین نسل کوارکهای سر و ته می‌شود. تمام جستجوها برای نسل چهارم فرمیون‌ها با شکست روبه‌رو شده‌است.[۱۶] و شواهد غیرمستقیم محکمی وجود دارد که بیشتر از سه نسل فرمیون وجود ندارد.[nb ۲][۱۷] ذرات نسلهای بالاتر معمولاً جرم بیشتر و پایداری کمتری دارند که باعث می‌شود که توسط نیروی هسته‌ای ضعیف به ذرات نسل پایین‌تر واپاشی شوند. تنها کوارکهای نسل اول یعنی بالاو پایین به‌طور عمومی در طبیعت وجود دارند. کوارکهای سنگین‌تر ممکن است در برخوردهای پرانرژی (مانند آنهایی که شامل پرتوهای کیهانی هستند) و به سرعت واپاشی می‌شوند. هرچند که گمان می‌رود که در نخستین کسرهای ثانیه پس از مه‌بانگ، وقتی جهان در وضعیت بسیار چگال و داغ (دوره کوارک) بود، وجود داشته‌اند. مطالعات مربوط به کوارکهای سنگین‌تر تحت شرایط ساختگی مانند شتاب‌دهنده‌های ذرات انجام می‌شود.[۱۸]
با داشتن بار الکتریکی، جرم، بار رنگ و مزه، کوارک‌ها تنها ذرات بنیادی هستند که با هر چهار نیروی بنیادی برهمکنش دارند: الکترومغناطیس، گرانش، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف.[۱۲] گرانش ضعیف‌تر از آن است که نقش مهمی در برهمکنشهای ذرات منفرد داشته‌باشد، مگر در حدود بالای انرژی (انرژی پلانک) و مقیاسهای فاصله (فاصله پلانک). هرچند که هیچ نظریه گرانش کوانتومی موفقی موجود نیست. مدل استاندارد گرانش را توصیف نمی‌کند. [نیازمند منبع]
تاریخچه
Half-length portrait of a white-haired man in his seventies talking. A painting of Beethoven is in the background.
موری گل-مان در تد در سال ۲۰۰۷. موری گل-مان و جرج زویگ در سال ۱۹۶۴ مدل کوارک را پیشنهاد دادند.
مدل کوارک به صورت جداگانه توسط دو فیزیکدان مختلف به نام‌های موری گل-مان[۱۹] و جرج زویگ[۲۰][۲۱] در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد شد.[۵] این پیشنهاد اندکی پس از فرمولبندی یک سامانه دسته‌بندی ذرات به نام راه هشتگانه یا به بیان فنی‌تر تقارن مزه SU(3) بود که او در سال ۱۹۶۱ را ارائه کرده‌بود.[۲۲] در همان سال فیزیکدان دیگری به نام یووال نیمان نیز طرحی شبیه به راه هشتگانه ارائه داده‌بود.[۲۳][۲۴]
در زمان شکل‌گیری نظری کوارک، باغ‌وحش ذرات در کنار ذرات دیگر، شامل چندین هادرون نیز بود. گل-مان و زویگ ادعا نمودند که اینها ذره نیستند بلکه ترکیبی از کوارک‌ها و پادکوارک‌ها هستند. مدل آن‌ها سه مزه از کوارک را شامل می‌شد، بالا، پایین و شگفت و آن‌ها ویژگی‌هایی مانند اسپین و بار الکتریکی به کوارک‌ها نسبت دادند.[۱۹][۲۰][۲۱] واکنش اولیه جامعه فیزیک به پیشنهاد آمیخته با تردید بود. دودلی ویژه‌ای در این مورد وجود داشت که آیا کوارک‌ها واقعاً به عنوان یک موجودیت فیزیکی وجود دارند یا تنها انتزاعی برای توضیح مفاهیمی هستند که در آن زمان به خوبی فهمیده نشده‌بودند.[۲۵]
در عرض کمتر از یک سال، مدل گسترش‌یافته‌ای از مدل گل-مان-زویگ پیشنهاد شد. شلدون لی گلاشو و جیمز بجورکن وجود مزه چهارمی از کوارک‌ها را پیش‌بینی کردند و آن را افسون نامیدند. دلیل این پیشنهاد آن بود که وجود آن باعث می‌شد توصیف بهتری از نیروی هسته‌ای ضعیف (سازوکاری که به کوارک‌ها اجازه واپاشی می‌دهد) به دست آید و تعداد کوارکهای شناخته‌شده با تعداد لپتون‌های شناخته‌شده برابر می‌شد و همچنین یک فرمول جرم از آن نتیجه می‌شد که به درستی جرم مزون‌های شناخته‌شده را محاسبه می‌نمود.[۲۶]
در سال ۱۹۶۸، آزمایش‌های پراکندگی ناکشسان ژرف در مرکز شتاب‌دهنده خطی استانفورد (SLAC) نشان داد که پروتون شامل اجسام نقطه‌مانند بسیار کوچکتری است و بنابراین ذره بنیادی محسوب نمی‌شود.[۶][۷][۲۷] فیزیکدانان در آن زمان، تمایل زیادی به اینکه این ذرات ریزتر را به عنوان کوارک بشناسند، نداشتند و در عوض آن را پاترون نامیدند، واژه‌ای که توسط ریچارد فاینمن ابداع شده بود.[۲۸][۲۹][۳۰] اجسامی که در SLAC مشاهده شده‌بودند، بعدها که مزه‌های دیگر کشف شدند، مشخص شد که کوارکهای بالا و پایین بوده‌اند.[۳۱] با این وجود هنوز واژه پاترون به عنوان یک واژه کلی برای اجزای تشکیل‌دهنده هادرون‌ها (کوارک، پادکوارک و گلوئون) به‌کار می‌رود.
وجود کوارک شگفت به صورت غیرمستقیم توسط آزمایش‌های پخش SLAC تأیید شد: نه تنها یک بخش ضروری از مدل سه کوارکی گل-مان و زویکی بود، بلکه توضیحی نیز برای هادرون‌های کائون (K) و پیون (π) که در سال ۱۹۷۴ در پرتوهای کیهانی کشف شده‌بودند، ارائه می‌داد.[۳۲]
در مقاله‌ای در سال ۱۹۷۰، گلاشو، جان ایلیوپولوس و لوسیانو مایانی استدلال دیگری برای وجود کوارک تا آن زمان کشف‌نشده افسون ارائه دادند.[۳۳][۳۴] در سال ۱۹۷۳، وقتی‌که ماکوتو کوبایاشی و شیهید ماسکاوا متوجه شدند که مشاهدات تجربی نقض سی‌پی[nb ۳][۳۵] را می‌توان با افزودن یک جفت کوارک دیگر توضیح داد، شمار مزه‌های فرضی کوارک به میزان امروزی آن یعنی ۶ رسید. کوارکهای افسون تقریباً به‌طور هم‌زمان توسط دو تیم جداگانه در نوامبر ۱۹۷۴ تولید شدند؛ یکی در SLAC تحت نظر برتون ریکتر و دیگری در آزمایشگاه ملی بروکهیون تحت نظر ساموئل چائو چونگ تینگ. کوارکهای افسون در پیوند با پادکوارک افسون در مزون‌ها مشاهده شدند. دو تیم مختلف دو نماد مختلف J و ψ را به مزون کشف شده تخصیص دادند و به این دلیل بود که این مزون به‌طور رسمی مزون جی‌سای (J/ψ) نامیده شد. این کشف بالاخره باعث شد که جامعه فیزیک در مورد اعتبار مدل کوارک، قانع شوند.[۳۰]
در سالهای بعدی شماری از پیشنهادها مطرح شد که مدل کوارک به ۶ کوارک توسعه داده شود. از میان این پیشنهادها مقاله ۱۹۷۵ هایم هراری[۳۶] نخستین نوشته‌ای بود که نامها سر و ته را برای کوارکهای اضافی ابداع نمود.[۳۷]
در سال ۱۹۷۷ کوارک ته توسط گروهی در آزمایشگاه فرمی با هدایت لئون لدرمن مشاهده شد.این رخداد گواه مهمی بر وجود کوارک سر بود: بدون کوارک سر، کوارک ته بدون همراه می‌ماند. هرچند که تا سال ۱۹۹۵ طول کشید تا سرانجام کوارک سر هم توسط گروه‌های CDF[۴۰] و DØ[۴۱] در آزمایشگاه فرمی مشاهده شود.[۵] این کوارک جرمی بسیار بیشتر از آنچه انتظار می‌رفت، داشتو تقریباً هم‌جرم یک اتم طلا بود.
کوارک‌ها ویژگی‌های ذاتی گوناگونی دارند که بار الکتریکی، بار رنگ، اسپین و جرم از جمله این ویژگی‌ها می‌باشند. کوارک تنها ذره بنیادی از مدل استاندارد فیزیک ذرات است که هر چهار برهمکنش بنیادی را تجربه می‌کند. به این برهمکنش‌ها نیروهای بنیادی (الکترومغناطیس، هسته‌ای قوی، هسته‌ای ضعیف، گرانش) نیز گفته می‌شود. همچنین کوارک تنها ذره‌ای است که بار الکتریکی‌اش مضرب صحیحی از بار بنیادی نیست.
شش گونه مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که به هر یک از آن‌ها یک مزه می‌گویند: بالا، پایین، افسون، شگفت، سر و ته.[۴] کوارکهای بالا و پایین کوچکترین جرم را در بین کوارک‌ها دارند. کوارکهای سنگین‌تر طی یک فرایند واپاشی ذره به سرعت به کوارکهای بالا و پایین تبدیل می‌شوند: تبدیل شدن از حالت جرم بیشتر به حالت جرم کمتر. به همین علت کوارکهای بالا و پایین عموماً پایدار می‌باشند و رایج‌ترین کوارک‌ها در جهان می‌باشند، در حالی که کوارکهای دیگر فقط در برخوردهای پرانرژی (مانندپرتوهای کیهانی و شتاب‌دهنده‌های ذرات) تولید می‌شوند. به ازای هر مزه کوارک یک پادذره متناظر به نام پادکوارک وجود دارد که تنها تفاوت آن با کوارک متناظرش این است که برخی از ویژگی‌های آن اندازه یکسان و علامت مخالف دارند.
مدل کوارک به شکل جداگانه توسط موری گل-مان و جرج زویگ در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد شد.[۵] کوارک‌ها به عنوان بخش‌هایی از طرح رده‌بندی هادرون‌ها معرفی شده بود و شواهد کمی بر وجود فیزیکی آن‌ها در دسترس بود تا اینکه آزمایش‌های پراکندگی ناکشسان ژرف در سال ۱۹۶۸ در مرکز شتاب‌دهنده خطی استانفورد انجام شد.[۶][۷] از آزمایش‌های انجام‌شده در شتاب‌دهنده‌ها برای وجود هر شش مزه کوارک، شواهدی به‌دست آمده‌است. آخرین مزه‌ای که کشف شد، کوارک سر بود که در آزمایشگاه فرمی در سال ۱۹۹۵ کشف شد.[۵]
مدل استاندارد، چارچوب نظری توصیفگر همه ذرات بنیادی شناخته شده کنونی است. این مدل شامل ۶ مزه از کوارک‌ها با نام‌های بالا (u), پایین (d), افسون ©, شگفت (s), سر (t)، و ته (b) می‌باشد.[۴] پادذره‌های کوارک‌ها را پادکوارک می‌نامند که نماد آن‌ها شبیه نماد کوارک متناظرشان است با این تفاوت که یک خط بالای آن قرار می‌گیرد. مثلاً کوارک بالا با u و پادکوارک بالا با u نمایش داده می‌شوند. همانگونه که در مورد پادماده‌ها معمول است، پادکوارک‌ها از نظر میانگین طول عمر و اسپین و جرم با کوارک متناظرشان یکسان هستند، اما بار الکتریکی و بارهای دیگرشان علامت مخالف هم دارند.[۸]
کوارک‌ها ذرات اسپین-۱⁄۲ هستند و در نتیجه بنا بر نظریه اسپین-آمار، فرمیون هستند. کوارک‌ها مشمول اصل طرد پاولی نیز می‌شوند که بیان می‌کند که هیچ دو فرمیون یکسانی نمی‌توانند هم‌زمان با هم یک حالت کوانتومی را اشغال کنند.[۹] این بر خلاف بوزونها (ذراتی با اسپین عدد صحیح) است که هر تعدادی از آن‌ها می‌توانند در یک حالت باشند. بر خلاف لپتونها کوارک‌ها دارای بار رنگ هستند که باعث می‌شود با نیروی هسته‌ای قوی برهمکنش داشته باشند. نیروی جاذبه‌ای که از این طریق میان کوارکهای مختلف ایجاد می‌شود، باعث به‌وجود آمدن ذرات مرکبی مانند هادرون‌ها می‌شود
کوارک‌هایی که اعداد کوانتومی هادرون‌ها را تعیین می‌کنند، کوارکهای ظرفیت نامیده می‌شوند. علاوه بر این کوارک‌ها هر هادرونی می‌تواند تعداد نامحدودی کوارک، پادکوارک و گلوئون مجازی داشته‌باشد که روی عدد کوانتومی‌اش تأثیری ندارند.[۱۰] دو خانواده از هادرون‌ها وجود دارد: باریون‌ها که سه کوارک ظرفیت دارند و مزون‌ها با یک کوارک ظرفیت و یک پادکوارک.[۱۱] رایج‌ترین باریون‌ها پروتون و نوترون هستند که هسته اتم را می‌سازند.[۱۲] شمار زیادی از هادرون‌ها شناخته شده‌اند (فهرست باریون‌ها و فهرست مزون‌ها را ببینید). تفاوت بیشتر آن‌ها در محتوای کوارک آن‌ها و ویژگی‌هایی است که کوارکهای تشکیل‌دهنده به آن‌ها می‌بخشند. وجود هادرون‌های غیرعادی با تعداد کوارکهای ظرفیت بالاتر مانند تتراکوارک‌ها و پنتاکوارک‌ها مطرح شده[۱۳] اما اثبات نشده‌است،[nb ۱][۱۳][۱۴] اما در ۲۲ تیر ۱۳۹۴، گروه آزمایش زیبایی برخورد دهنده هادرونی بزرگ در سرن نتایجی را گزارش نمود که با حالت‌های پنتاکوارک همخوانی داشت.[۱۵]
فرمیون‌های بنیادی به سه نسل تقسیم می‌شوند که هر نسل شامل دو لپتون و دو کوارک است. نخستین نسل شامل کوارکهای بالا و پایین است، دومین نسل کوارکهای شگفت و افسون و سومین نسل کوارکهای سر و ته می‌شود. تمام جستجوها برای نسل چهارم فرمیون‌ها با شکست روبه‌رو شده‌است.[۱۶] و شواهد غیرمستقیم محکمی وجود دارد که بیشتر از سه نسل فرمیون وجود ندارد.[nb ۲][۱۷] ذرات نسلهای بالاتر معمولاً جرم بیشتر و پایداری کمتری دارند که باعث می‌شود که توسط نیروی هسته‌ای ضعیف به ذرات نسل پایین‌تر واپاشی شوند. تنها کوارکهای نسل اول یعنی بالاو پایین به‌طور عمومی در طبیعت وجود دارند. کوارکهای سنگین‌تر ممکن است در برخوردهای پرانرژی (مانند آنهایی که شامل پرتوهای کیهانی هستند) و به سرعت واپاشی می‌شوند. هرچند که گمان می‌رود که در نخستین کسرهای ثانیه پس از مه‌بانگ، وقتی جهان در وضعیت بسیار چگال و داغ (دوره کوارک) بود، وجود داشته‌اند. مطالعات مربوط به کوارکهای سنگین‌تر تحت شرایط ساختگی مانند شتاب‌دهنده‌های ذرات انجام می‌شود.[۱۸]
با داشتن بار الکتریکی، جرم، بار رنگ و مزه، کوارک‌ها تنها ذرات بنیادی هستند که با هر چهار نیروی بنیادی برهمکنش دارند: الکترومغناطیس، گرانش، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف.[۱۲] گرانش ضعیف‌تر از آن است که نقش مهمی در برهمکنشهای ذرات منفرد داشته‌باشد، مگر در حدود بالای انرژی (انرژی پلانک) و مقیاسهای فاصله (فاصله پلانک). هرچند که هیچ نظریه گرانش کوانتومی موفقی موجود نیست. مدل استاندارد گرانش را توصیف نمی‌کند. [نیازمند منبع]
تاریخچه
Half-length portrait of a white-haired man in his seventies talking. A painting of Beethoven is in the background.
موری گل-مان در تد در سال ۲۰۰۷. موری گل-مان و جرج زویگ در سال ۱۹۶۴ مدل کوارک را پیشنهاد دادند.
مدل کوارک به صورت جداگانه توسط دو فیزیکدان مختلف به نام‌های موری گل-مان[۱۹] و جرج زویگ[۲۰][۲۱] در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد شد.[۵] این پیشنهاد اندکی پس از فرمولبندی یک سامانه دسته‌بندی ذرات به نام راه هشتگانه یا به بیان فنی‌تر تقارن مزه SU(3) بود که او در سال ۱۹۶۱ را ارائه کرده‌بود.[۲۲] در همان سال فیزیکدان دیگری به نام یووال نیمان نیز طرحی شبیه به راه هشتگانه ارائه داده‌بود.[۲۳][۲۴]
در زمان شکل‌گیری نظری کوارک، باغ‌وحش ذرات در کنار ذرات دیگر، شامل چندین هادرون نیز بود. گل-مان و زویگ ادعا نمودند که اینها ذره نیستند بلکه ترکیبی از کوارک‌ها و پادکوارک‌ها هستند. مدل آن‌ها سه مزه از کوارک را شامل می‌شد، بالا، پایین و شگفت و آن‌ها ویژگی‌هایی مانند اسپین و بار الکتریکی به کوارک‌ها نسبت دادند.[۱۹][۲۰][۲۱] واکنش اولیه جامعه فیزیک به پیشنهاد آمیخته با تردید بود. دودلی ویژه‌ای در این مورد وجود داشت که آیا کوارک‌ها واقعاً به عنوان یک موجودیت فیزیکی وجود دارند یا تنها انتزاعی برای توضیح مفاهیمی هستند که در آن زمان به خوبی فهمیده نشده‌بودند.[۲۵]
در عرض کمتر از یک سال، مدل گسترش‌یافته‌ای از مدل گل-مان-زویگ پیشنهاد شد. شلدون لی گلاشو و جیمز بجورکن وجود مزه چهارمی از کوارک‌ها را پیش‌بینی کردند و آن را افسون نامیدند. دلیل این پیشنهاد آن بود که وجود آن باعث می‌شد توصیف بهتری از نیروی هسته‌ای ضعیف (سازوکاری که به کوارک‌ها اجازه واپاشی می‌دهد) به دست آید و تعداد کوارکهای شناخته‌شده با تعداد لپتون‌های شناخته‌شده برابر می‌شد و همچنین یک فرمول جرم از آن نتیجه می‌شد که به درستی جرم مزون‌های شناخته‌شده را محاسبه می‌نمود.[۲۶]
در سال ۱۹۶۸، آزمایش‌های پراکندگی ناکشسان ژرف در مرکز شتاب‌دهنده خطی استانفورد (SLAC) نشان داد که پروتون شامل اجسام نقطه‌مانند بسیار کوچکتری است و بنابراین ذره بنیادی محسوب نمی‌شود.[۶][۷][۲۷] فیزیکدانان در آن زمان، تمایل زیادی به اینکه این ذرات ریزتر را به عنوان کوارک بشناسند، نداشتند و در عوض آن را پاترون نامیدند، واژه‌ای که توسط ریچارد فاینمن ابداع شده بود.[۲۸][۲۹][۳۰] اجسامی که در SLAC مشاهده شده‌بودند، بعدها که مزه‌های دیگر کشف شدند، مشخص شد که کوارکهای بالا و پایین بوده‌اند.[۳۱] با این وجود هنوز واژه پاترون به عنوان یک واژه کلی برای اجزای تشکیل‌دهنده هادرون‌ها (کوارک، پادکوارک و گلوئون) به‌کار می‌رود.
وجود کوارک شگفت به صورت غیرمستقیم توسط آزمایش‌های پخش SLAC تأیید شد: نه تنها یک بخش ضروری از مدل سه کوارکی گل-مان و زویکی بود، بلکه توضیحی نیز برای هادرون‌های کائون (K) و پیون (π) که در سال ۱۹۷۴ در پرتوهای کیهانی کشف شده‌بودند، ارائه می‌داد.[۳۲]
در مقاله‌ای در سال ۱۹۷۰، گلاشو، جان ایلیوپولوس و لوسیانو مایانی استدلال دیگری برای وجود کوارک تا آن زمان کشف‌نشده افسون ارائه دادند.[۳۳][۳۴] در سال ۱۹۷۳، وقتی‌که ماکوتو کوبایاشی و شیهید ماسکاوا متوجه شدند که مشاهدات تجربی نقض سی‌پی[nb ۳][۳۵] را می‌توان با افزودن یک جفت کوارک دیگر توضیح داد، شمار مزه‌های فرضی کوارک به میزان امروزی آن یعنی ۶ رسید. کوارکهای افسون تقریباً به‌طور هم‌زمان توسط دو تیم جداگانه در نوامبر ۱۹۷۴ تولید شدند؛ یکی در SLAC تحت نظر برتون ریکتر و دیگری در آزمایشگاه ملی بروکهیون تحت نظر ساموئل چائو چونگ تینگ. کوارکهای افسون در پیوند با پادکوارک افسون در مزون‌ها مشاهده شدند. دو تیم مختلف دو نماد مختلف J و ψ را به مزون کشف شده تخصیص دادند و به این دلیل بود که این مزون به‌طور رسمی مزون جی‌سای (J/ψ) نامیده شد. این کشف بالاخره باعث شد که جامعه فیزیک در مورد اعتبار مدل کوارک، قانع شوند.[۳۰]
در سالهای بعدی شماری از پیشنهادها مطرح شد که مدل کوارک به ۶ کوارک توسعه داده شود. از میان این پیشنهادها مقاله ۱۹۷۵ هایم هراری[۳۶] نخستین نوشته‌ای بود که نامها سر و ته را برای کوارکهای اضافی ابداع نمود.[۳۷]
در سال ۱۹۷۷ کوارک ته توسط گروهی در آزمایشگاه فرمی با هدایت لئون لدرمن مشاهده شد.این رخداد گواه مهمی بر وجود کوارک سر بود: بدون کوارک سر، کوارک ته بدون همراه می‌ماند. هرچند که تا سال ۱۹۹۵ طول کشید تا سرانجام کوارک سر هم توسط گروه‌های CDF[۴۰] و DØ[۴۱] در آزمایشگاه فرمی مشاهده شود.[۵] این کوارک جرمی بسیار بیشتر از آنچه انتظار می‌رفت، داشتو تقریباً هم‌جرم یک اتم طلا بود.
![[-]](http://www.flashkhor.com/forum/images/collapse.gif "[-]")
