バリオンと中間子は、より基本的な物体であるクォークから作られる複雑な素粒子である。 6種類のクォークとそれに対応する反クォークが、既知のすべてのハドロンを説明するのに必要です。 この6種類のクォークには、アップ、ダウン、チャーム、ストレンジ、トップ、ボトムという名前がついている。 このちょっと変わった名前の意味は重要ではなく、いろいろな理由があって付けられたものである。 重要なのは、クォークがさまざまなレベルで物質に貢献する方法と、クォークが持つ特性です。
クォークは、電子の電荷サイズであるe（1.6×10-19クーロン）よりも小さな大きさの電荷を持っているという点で珍しい存在です。 これは、クォークが結合して、0、+e、-eという正しい電荷を与えるために必要なことです。 原子核の構成要素である陽子と中性子を作るために必要なクォークは2種類だけである。 アップクォークは+2/3eの電荷を持ち、ダウンクォークは-1/3eの電荷を持っています。 陽子は2つのアップクォークと1つのダウンクォークからなり、合計で+eの電荷を持つ。 一方、中性子は1個のアップクォークと2個のダウンクォークから構成されており、正味の電荷は0である。 アップクォークとダウンクォークの他の性質も合わせて、陽子と中性子の測定値を与えている。 例えば、クォークのスピンは1/2である。 陽子や中性子を形成するために、スピン1/2であるクォークは、3つのスピンのうち2つが互いに打ち消しあい、正味1/2の値を残すように整列しなければならないのです。 例えば、3つのクォークのスピンが打ち消されないように並べることができます。 この場合、短寿命の共鳴状態を形成し、デルタ（Δ）と呼ばれる。 デルタのスピンは3/2で、上下のクォークはuu、uud、udd、ddd（uとdは上と下の意味）という4通りの配置で結合することが可能である。 これらのΔ状態の電荷はそれぞれ+2e, +e, 0, -eである。
上下クォークはその反クォークと結合して中間子を作ることもできる。 π中間子（パイ中間子）は最も軽い中間子で宇宙線の重要な構成要素であり、電荷e（または1）、電荷0、電荷-e（または-1）の3つの形態で存在する。 正の状態では、アップクォークはダウンアンチクォークと結合し、ダウンクォークはアップアンチクォークとともに負のパイ中間子を構成する。中性パイ中間子は2つの状態-uuとdd（文字の上のバーはアンチクォークを示す）の量子力学的混合物である。 チャーム(c)とストレンジ(s)という二組のクォークはやや重く、それぞれ+2/3eと-1/3eの電荷を持っています。 さらに重い3つ目のクォークは、トップ（t）とボトム（b）で、それぞれ+2/3eと-1/3eの電荷を持っている。 これらの重いクォークと反クォークは、上下のクォークや互いに結合して、様々なハドロンを生成する。それぞれのハドロンは、最も軽いバリオンと中間子を表す基本的な陽子とパイオンより重い。 例えば、ラムダ（Λ）と呼ばれる粒子は、u、d、sクォークから作られるバリオンであり、中性子と似ているが、dクォークがsクォークに置き換わったものである
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