Dolní kvark (označovaný písmenem d, v angličtině down quark) je jedním ze šesti druhů kvarků v rámci standardního modelu elementárních částic. Patří do první generace spolu s horním (up) kvarkem a společně tvoří základní stavební kameny běžných hadronů. Dolní kvarky jsou považovány za elementární částice, tedy podle současného poznání nejsou složeny z dalších, menších částí.

Hlavní vlastnosti

Mezi základní kvantová čísla a vlastnosti dolního kvarku patří:

  • Elektrický náboj: má frakční náboj −1/3 (v jednotkách elementárního náboje).
  • Spin a statistika: je to fermion se spinem 1/2, takže podléhá Fermiho–Diracově statistice a principu vyloučení.
  • Barevný náboj a silná interakce: dolní kvark nosí barevný náboj kvantové chromodynamiky (QCD) a je proto předmětem silné interakce; kvarky jsou v důsledku konfinementu vázány v hadronech.
  • Antičástice: anti‑dolní kvark (antidown) má opačný elektrický náboj a zrcadlové ostatní kvantové čísla; označuje se někdy jako d̄.

Složení hadronů

Dolní kvarky jsou základními složkami běžných nukleonů: proton obsahuje dva u (horní) a jeden d (dolní) kvark (symbolicky uud), zatímco neutron obsahuje jeden u a dva d kvarky (udd). Dále se dolní kvarky vyskytují v lehkých mezonech; například nabité piony a některé další mesony jsou tvořeny kombinacemi u, d a jejich antikvarků.

Slabé interakce a přeměny

Pomocí slabé interakce může dolní kvark přecházet na horní kvark a naopak. Tento proces je klíčový například pro beta rozpad neutronu, kde se jeden z d kvarků přemění na u kvark s emisí elektronu a antineutrina. Přechody mezi kvarky všech generací jsou popsány maticí směšování v rámci standardního modelu; přesné parametry této matice se měří v experimentech.

Hmotnost a měření

Hodnota „hmotnosti kvarku“ je teoreticky závislá na zvoleném pojmu (tzv. aktuální versus konstituentní hmotnost) a nelze ji přímo změřit izolovaně kvůli konfinementu. Praktické určení vlastností dolního kvarku a jeho příspěvku k hmotnosti hadronů vychází z kombinace experimentálních dat a výpočtů v kvantové chromodynamice, včetně simulačních metod jako je lattice QCD.

Historie a experimentální důkazy

Koncept kvarků se objevil v 60. letech jako teoretický model vysvětlující spektrum hadronů. Experimentální důkazy o substruktuře nukleonů přišly z hlubokoneelastického rozptylu a dalších vysokenergetických měření v pozdějších dekádách, což vedlo k rozvoji QCD jako teorie silných interakcí mezi kvarky a gluony. Současná experimentální studia zahrnují přesná měření slabých procesů, srážky vysokých energií a numerické simulace.

Dolní kvarky jsou stále aktivním předmětem výzkumu: zkoumá se jejich role při formování hmoty v jádrech, chování v extrémních podmínkách (např. v plazmatu kvark‑gluon) i možné odchylky od predikcí standardního modelu. Pro další čtení a obecné přehledy lze použít popularizační a odborné zdroje jako přehledy o elementárních částicích, o protonu a o neutronu, nebo specializované kapitoly věnované spinu a elektromagnetickému náboji.

Když chcete najít technické zdroje, doporučuje se číst jak historické práce o modelech hadronů, tak moderní články a přehledy zabývající se fermiony a teorií QCD. Pro stručné shrnutí pojmů může posloužit i slovníkový nebo učebnicový výklad základních kvarkových vlastností.