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  標準模型是描述所有已知基本粒子的理論框架。此模型包含六種味的夸克():上()、下()、奇()、zh-tw:魅;zh-cn:粲()、底()及頂()。夸克的反粒子叫反夸克,在對應的夸克符號上加一橫作為標記,例如代表反上夸克。跟一般反物質一樣,反夸克跟對應的夸克有著相同的質量、平均壽命及自旋,但兩者的電荷及其他荷的正負則相反。  夸克的自旋為,因此根據自旋統計定理,它們是費米子。它們遵守泡利不相容原理,即兩個相同的費米子,不能同時擁有相同的量子態。這點跟玻色子相反(擁有整數自旋的粒子),在相同的量子態上,相同的玻色子沒有數量限制。跟輕子不同的是,夸克擁有色荷,因此它們會參與強相互作用。因為這種夸克間吸引力的關係,而形成的複合粒子,叫做“強子”(見下文強相互作用與色荷部分)。  在強子中決定量子數的夸克叫“價夸克”;除了這些夸克,任何強子都可以含有無限量的虛(或“海”)夸克、反夸克,及不影響其量子數的膠子。強子分兩種:帶三個價夸克的重子,及帶一個價夸克和一個反價夸克的介子。最常見的重子是質子和中子,它們是構成原子核的基礎材料。我們已經知道有很多不同的強子(見重子列表及介子列表),它們的不同點在於其所含的夸克,及這些內含物所賦予的性質。而含有更多價夸克的“奇異”強子,如四夸克粒子()及五夸克粒子(),目前仍在理論階段,它們的存在仍未被證實。  基本費米子被分成三代,每一代由兩個輕子和兩個夸克組成。第一代有上及下夸克,第二代有奇及魅夸克,而第三代則有頂及底夸克。過去所有搜尋第四代基本粒子的研究均以失敗告終,又有有力的間接證據支援不會有超過三代 。代數較高的粒子,一般會有較大的質量及較低的穩定性,於是它們會通過弱相互作用,衰變成代數較低的粒子。在自然中,只有第一代夸克(上及下)是常見的。較重的夸克只能通過高能碰撞來生成(例如宇宙射線),而且它們很快就會衰變;然而,科學家們相信大霹靂後,第一秒的最早部分會存有重夸克,那時宇宙處於溫度及密度極高的狀態(夸克時期)。重夸克的實驗研究都在人工的環境下進行,例如粒子加速器。  同時擁有電荷、質量、色荷及味,夸克是唯一一種能經受現代物理全部四種相互作用的已知粒子,這四種作用為:電磁、重力、強相互作用及弱相互作用。對於個別粒子的相互作用而言,除非是在極端的能量(普朗克能量)及距離尺度(普朗克距離)下,重力實在是小得微不足道。然而,由於現時仍沒有成功的量子重力理論,所以標準模型並不描述重力。  關於六種夸克味更完整的概述,可見於下文中的列表。

  夸克模型於1964年由物理學家默裡·蓋爾曼和喬治·茨威格(George Zweig)獨立提出。在這個提案前不久的1961年,蓋爾曼提出了一種粒子分類系統,叫“八重道”——或技術上應叫特殊麼正群味對稱。以色列物理學家尤瓦勒·內埃曼(Yuval Ne'eman),在同年亦獨立地開發出一套跟八重道相近的理論。  在夸克理論的初期,當時的“粒子園”除了其他各種粒子,還包括了許多強子。蓋爾曼和茨威格假定它們不是基本粒子,而是由夸克和反夸克組成的。在他們的模型中,夸克有三種味,分別是上、下及奇,他們把電荷及自旋等性質都歸因於這些味。初時物理學界對於這份提案的意見不一。當時學界對於夸克的本質有所爭論,一方認為夸克是物理實體,另一方則認為,它只是用來解釋當時未明物理的抽象概念而已。  在一年之內,就有人提出了蓋爾曼-茨威格模型的延伸方案。謝爾登·李·格拉肖和詹姆斯·布約肯(James Bjorken)預測有第四種夸克存在,他們把它叫做“zh-tw:魅;zh-cn:粲”。加上第四種夸克的原因有三:一、能更好地描述弱相互作用(導致夸克衰變的機制);二、夸克的數量會變得與當時已知的輕子數量一樣;三、能產生一條質量方程,可以計算出已知介子的質量。  史丹佛線性加速器中心(SLAC)深度非彈性散射實驗在1968年指出,質子含有比自己小得多的點狀物,因此質子並非基本粒子。物理學家當時並不願意把這些物體視為夸克,反而叫它們做“部分子”(parton)——一個由理查德·費曼所創造的新詞隨著更多味的發現,在SLAC所觀測到的粒子後來被鑑定為上及下夸克。不過,“部分子”一詞到現在還在使用,是重子構成物(夸克、反夸克和膠子)的總稱。  奇夸克的存在由SLAC的散射實驗間接證實:奇夸克不但是蓋爾曼和茨威格三夸克模型的必要部分,而且還解釋到1947年從宇宙射線中發現的和強子。  在1971年的一份論文中,格拉肖、約翰·李爾普羅斯和盧奇亞諾·馬伊阿尼(Luciano Maiani)一起對當時尚未發現的魅夸克,提出更多它存在的理據。到1973年,小林誠和益川敏英指出再加一對夸克,就能解釋實驗中觀測到的CP破壞,於是夸克應有的味被提升到現時的六種。  魅夸克在1974年被兩個研究小組幾乎同時發現(見十一月革命)——一組在SLAC,由伯頓·里克特領導;而另一組則在布魯克哈芬國家實驗室,由丁肇中領導。觀測到的魅夸克在介子裡面,與一個反魅夸克束縛(Bound state)在一起。兩組分別為這種介子起了不同的名子:J及ψ;因此這種粒子的正式名子叫J/ψ介子。這個發現終於使物理學界相信夸克模型是正確的。  在之後的幾年,有一些把夸克數量增至六個的提案。其中,以色列物理學家哈伊姆·哈拉里(Haim Harari)在1975年的論文中,最早把加上的夸克命名為“頂”及“底”。  底夸克在1977年被利昂·萊德曼領導的費米實驗室研究小組觀測到。這是一個代表頂夸克存在的有力征兆:沒有頂夸克的話,底夸克就沒有伴侶。然而一直都沒有觀測到頂夸克,直至1995年,終於被費米實驗室的費米實驗室對撞機探測器及D0實驗小組觀測到。它的質量比之前預料的要大得多——幾乎跟金原子一樣重。

  蓋爾曼原本想用鴨的叫聲來命名夸克。開始時他並不太確定自己這個新詞的實際拼法,直到他在詹姆斯·喬伊斯小說《芬尼根的守靈夜》裡面找到“夸克”這個詞: 蓋爾曼在其著作《夸克與美洲豹》中,更詳細地述說了夸克這個詞的由來: 茨威格則用“埃斯”(Ace)來稱呼他所理論化的粒子,但是在夸克模型被廣泛接納時,蓋爾曼的用詞就變得很有名。很多中國物理學家則稱夸克為“層子”,在臺灣亦曾翻譯「虧子」,但並不普遍使用。  夸克味的命名都是有原因的。上及下夸克被這樣叫,是源於同位旋的上及下分量,而它們確實各自帶有這樣一個量。奇夸克這個名字,是因為它們是在宇宙射線的奇異粒子中被發現的,發現奇異粒子的時候還沒有夸克理論;它們被視為“奇異”,是因為它們的壽命不尋常地長。跟布約肯一起提出魅夸克的格拉肖說過:“我們把它叫魅夸克,是因為在構建它的過程中,見到它為亞原子世界所帶來的對稱,我們被這種美迷住了,對成果感到很滿意。”至於“頂”和“底”這兩個名字,哈拉里決定這樣做,是因為“它們是上及下夸克邏輯上的夥伴”。在過往,底及頂夸克有時會分別被叫作“美”及“真”夸克,但這兩個名字現在已經很少人會用。

  

  夸克的電荷值為分數——基本電荷的−倍或+倍,隨味而定。上、zh-tw:魅;zh-cn:粲及頂夸克(這三種叫“上型夸克”)的電荷為+,而下、奇及底夸克(這三種叫“下型夸克”)的則為−。反夸克與其所對應的夸克電荷相反;上型反夸克的電荷為−,而下型反夸克的電荷則為+。由於強子的電荷,為組成它的夸克的電荷總和,所以所有強子的電荷均為整數:三個夸克的組合(重子)、三個反夸克(反重子),或一個夸克配一個反夸克(介子),加起來電荷值都是整數。例如,組成原子核的強子,中子和質子,其電荷分別為0及+1;中子由兩個下夸克和一個上夸克組成,而質子則由兩個上夸克和一個下夸克組成。

  自旋是基本粒子的一種內在特性,它的方向是一項重要的自由度。在視像化時,有時它會被視為一沿著自己中軸轉動的物體(所以名叫“自旋”)。  自旋可以用向量來代表,其長度可用約化普朗克常數"ħ"來量度。量度夸克時,在任何軸上量度自旋的向量分量,結果皆為+"ħ"/2或−"ħ"/2;因此夸克是一種自旋粒子。沿某一軸(慣例上為z軸)上的旋轉分量,一般用上箭頭↑來代表+,下箭頭↓來代表−,然後在後加上味的符號。例如,一自旋為+的上夸克可被寫成u↑。

  夸克只能通過弱相互作用,由一種味轉變成另一種味,弱相互作用是粒子物理學的四種基本相互作用之一。任何上型的夸克(上、zh-tw:魅;zh-cn:粲及頂夸克),都可以通過吸收或釋放一W玻色子,而變成下型的夸克(下、奇及底夸克),反之亦然。這種變味機制正是導致β衰變這種放射過程的原因,在β衰變中,一中子()“分裂”成一質子()、一電子()及一反電中微子()(見右圖)。在β衰變發生時,中子()內的一下夸克在釋放一虛玻色子後,隨即衰變成一上夸克,於是中子就變成了質子()。隨後玻色子衰變成一電子及一反電中微子。  β衰變及其逆過程“逆β過程”在醫學上都有常規性的應用,例如正電子發射計算機斷層掃描。這兩個過程在高能實驗中也有應用,例如中微子探測。 儘管所有夸克的變味過程都一樣,每一種夸克都偏向於變成跟自己同一代的另一夸克。所有味變的這種相對趨勢,都是由一個數學表來描述,叫卡比博-小林-益川矩陣(CKM矩陣)。CKM矩陣內所有數值的大約大小如下: 其中"V" 代表一夸克味"i" 變成夸克味"j"(反之亦然)的可能性。  輕子(上圖β衰變中在W玻色子右邊的粒子)也有一個等效的弱相互作用矩陣,叫龐蒂科夫-牧-中川-阪田矩陣(PMNS矩陣)。PMNS矩陣及CKM矩陣合起來能夠描述所有味變,但兩者間的關係並不明朗。

  zh-hans:;zh-hant: 夸克有一種叫“色荷”的性質。色荷共分三種,可任意標示為“藍”、“綠”及“紅”每一種色荷都有其對應的反色荷——“反藍”、“反綠”及“反紅”。每一個夸克都帶一種色,而每一個反夸克則帶一種反色。  掌管夸克間吸引及排斥的系統,是由三種色的各種不同組合所負責,叫強相互作用,它是由一種叫膠子的規範玻色子所傳遞的;下文中有關於膠子更詳細的討論。描述強相互作用的理論叫量子色動力學(QCD)。一個帶某色荷的夸克,可以和一個帶對應反色荷的反夸克,一起生成一束縛系統;三個(反)色荷各異的(反)夸克,也就是三種色每種一個,同樣也可以束縛在一起。兩個互相吸引的夸克會達至色中性:一夸克帶色荷ξ,加上一個帶色荷−ξ的反夸克,結合後色荷為零(或“白”色),成為一個介子。跟基本光學的顏色疊加一樣,把三個色荷互不相同的夸克或三個這樣的反夸克組合在一起,就會同樣地得到“白”的色荷,成為一個重子或反重子。  在現代粒子物理學中,聯絡粒子相互作用的,是一種叫規範對稱的空間對稱群(見規範場論)。色荷SU(3)(一般簡寫成SU(3))是夸克色荷的規範對稱,也是量子色動力學的定義對稱}。物理學定律不受空間的方向(如x、y及z)所限,即使座標軸旋轉到一個新方向,定律依然不變,量子色動力學的物理也一樣,不受三維色空間的方向影響,色空間的三個方向分別為藍、紅和綠。SU(3)的色變與色空間的“旋轉”相對應(數學上,色空間是複數空間)。每一種夸克味,"f",下面都有三種小分類"f"、"f"和"f",對應三種夸克色藍、綠和紅,形成一個三重態:一股有三個分量的量子場,並且在變換時遵從SU(3)的基本表示。這個時候SU(3)應是區域性的,這個要求換句話說,就是容許變換隨空間及時間而定,所以說這個區域性表示決定了強相互作用的性質,尤其是有八種載力用膠子這一點。

  在提及夸克質量時,需要用到兩個詞:一個是“淨夸克質量”,也就是夸克本身的質量;另一個是“組夸克質量”,也就是淨夸克質量加上其周圍膠子場的質量。這兩個質量的數值一般相差甚遠。一個強子中的大部分的質量,都屬於把夸克束縛起來的膠子,而不是夸克本身。儘管膠子的內在質量為零,它們擁有能量——更準確地,應為量子色動力學束縛能(QCBE)——就是它為強子提供了這麼多的質量(見狹義相對論中的質量)。例如,一個質子的質量約為938 MeV/c,其中三個價夸克大概只有11 MeV/c;其餘大部分質量都可以歸咎於膠子的QCBE。  標準模型假定所有基本粒子的質量,都是來自希格斯機制,而這個機制跟希格斯玻色子有關係。頂夸克有著很大的質量,一個頂夸克大約跟一個金原子核一樣重(~171 GeV/c),而透過研究為什麼頂夸克的質量那麼大,物理學家希望能找到更多有關於夸克,及其他基本粒子的質量來源。

  下表總結了六種夸克的關鍵性質。每種夸克味都有自己的一組味量子數(同位旋("I")、魅數("C")、奇異數("S")、頂數("T")及底數("B"′)),它們代表著夸克系統及強子的一些特性。因為重子由三個夸克組成,所以所有夸克的重子數("B")均為+。反夸克的話,電荷("Q")及其他味量子數("B"、"I"、"C"、"S"、"T"及"B"′)都跟夸克的差一個正負號。質量和總角動量("J";相等於點粒子的自旋)不會因為反粒子而變號。  夸克按其特性分為三代,如下表所示:  注:每一味夸克都具有紅、綠及藍三種色的版本,但對上表所列的性質而言,三種版本都一樣,故不列出。

  就像量子色動力學所描述的,夸克間的強相互作用由膠子傳遞,膠子是無質量的向量玻色子規範玻色子。每一個膠子帶有一種色及一種反色。在粒子相互作用的標準框架下(它是通用表述微擾理論的一部分),膠子通過發射與吸收虛粒子,不斷在夸克間進行交換。當膠子在夸克間轉換時,兩者的色荷都會改變;例如一紅夸克在發射出一紅-反綠膠子後,它就會變成綠夸克,又例如一綠夸克在吸收了一紅-反綠膠子,它就會變成紅夸克。因此,儘管夸克的色不斷在變,但是它們間的強相互作用是維持著的。  由於膠子帶色荷,所以它們自己能發射及吸收其他膠子。因此導致“漸近自由”:當兩個夸克間的距離愈來愈近時,它們之間的色動束縛力就愈來愈弱。相反地,當夸克間的距離愈來愈遠時,束縛力就愈來愈強。色場開始受到“應力”影響而不穩定,就像橡皮筋拉長時受應力影響而快斷開一樣,於是色場就會自發地生成許多合適色荷的膠子,來強化色場。當能量過了一個底限時,就會開始生成夸克和反夸克對。這些對與分離中的夸克束縛在一起,形成新的強子。這個現象叫“夸克禁閉”:夸克不能單獨存在 。夸克在高能碰撞中生成後,在能與其他夸克作出任何相互作用之前,就會發生強子化這個過程。唯一的例外是頂夸克,因為它會在強子化前先衰變。

  除影響量子數的價夸克(()之外,強子也含有虛誇克-反夸克對(),這些對粒子叫“海夸克”()。當強子色場的膠子分裂時,就會產生海夸克;以上過程的逆過程也會發生,當兩個海夸克湮滅時,會產生一個膠子。於是膠子就會持續地分裂與生成,形成所謂的“海”。海夸克比價夸克不穩定得多,它們一般會在強子內部互相湮滅。儘管如此,海夸克在某些情況下還是會強子化,形成重子或介子類的粒子。

  zh-hans:;zh-hk:;zh-tw:  在足夠極端的條件下,夸克可能會脫離禁閉,成為自由粒子。在漸近自由的演變下,高溫時的強相互作用變得較弱。最後,色禁閉會失效,形成一股超熱電漿體,由自由移動的夸克與膠子組成。這種物質的理論相叫夸克-膠子漿。需要達到這個相的確切條件,現時仍是未知,但這方面一直都有不少的推測及實驗。溫度需求的近期估計為 開爾文。雖然夸克及膠子的完全自由態從未被實現(儘管歐洲核子研究組織在1980年代至90年代間嘗試過許多次),但是在相對論性重離子對撞機的近期實驗中,有證據指出像液體的夸克物質,能展示出“近乎完美”的流體運動。  夸克-膠子漿的特點是,相對於上及下夸克對的數量,重夸克對的數量大幅提升。宇宙學家們相信,在大霹靂後10秒之前(夸克時期),宇宙裡充滿著這種夸克-膠子漿,因為當時的溫度實在太高,重子會不穩定。  當重子密度足夠高時,且溫度相對地低——大概可以跟中子星相比的條件——根據理論預測,夸克物質會退化成一弱作用夸克的費米液體。這種液體的特點是,它是由帶色夸克的庫珀對凝聚而成的,因此會對區域性SU(3)對稱性造成破缺。由於庫珀對含有色荷,所以這樣的一種夸克物質相,叫色超導性,此時色荷能夠在無色阻的情況下通過。
夸克(英語:quark)是一種基本粒子,也是構成物質的基本單元。夸克互相結合,形成一種複合粒子,叫強子,強子中最穩定的是質子和中子,它們是構成原子核的單元。由於一種叫“夸克禁閉”的現象,夸克不能夠直接被觀測到,或是被分離出來;只能夠在強子裡面找到夸克。因為這個原因,人類對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。