I QUARK
A differenza dei leptoni (e quindi dell’elettrone) che sono particelle elementari, gli adroni possiedono una struttura interna, cioè sono composti di particelle ancora più piccole, i quarks, tenuti insieme dai gluoni.
Fino ad oggi sono stati osservati sei quarks e le relative sei antiparticelle, gli antiquarks e sembra molto improbabile l’esistenza di altri.
In nome quark è l’abbreviazione di qu(estion) (m)ark, "punto interrogativo", termine tratto, senza un preciso significato, da un passo del romanzo di J.Joyce "Finnigans Wake", del 1939.

Le leggi che regolano l’aggregazione e l’interazione dei quarks nei processi forti sono quelle della Cromodinamica Quantistica; la particella che propaga l’interazione è il gluone (per le interazioni elettromagnetiche è il fotone).
Non ci addentreremo a studiare queste leggi nella loro affascinante complessità, ma ne enunceremo alcune per comprendere meglio quello che succede nei nuclei degli atomi.

Elenchiamo adesso alcune proprietà dei quarks:

Al di là di alcuni nomi inusuali per la fisica, come "incanto" e "bellezza", notiamo alcune cose molto importanti: in primo luogo che i quarks hanno carica non intera, mentre sappiamo che ogni particella deve avere carica elettrica multipla intera della carica elementare e.
Questo che cosa significa? Significa che in natura non ci possono essere quarks isolati, ma devono essere uniti fra loro. Questa proprietà è chiamata "schiavitù asintotica".
La QCD (Quantum CromoDinamic, nome inglese della Cromodinamica Quantistica) ci insegna che esistono solo due modi in cui i quarks (e/o gli antiquarks) si possono unire:

  • in coppie quark-antiquark, ad esempio:

    e sono detti mesoni.

  • in gruppi di tre quarks (o tre antiquarks), ad esempio:

    e sono detti barioni.

La diversa composizione delle due famiglie di adroni implica, ovviamente, che i diversi componenti hanno proprietà fisiche diverse.
Sulla base delle proprietà, si usa raggruppare i quarks in famiglie secondo lo schema:

L’interazione tra queste 6 particelle (e/o sei antiparticelle), secondo lo schema della QCD, dà origine all’infinità di adroni oggi solo in parte investigata.