Un quark es una pequeña partícula teórica que forma protones y neutrones en el núcleo atómico. Junto con los gluones, los quarks también forman hadrones más exóticos, como los mesones, que no son estables. Se llama teórico porque, si bien suponer que su existencia contribuye a una mejor teoría de la física, nunca se ha observado directamente.
Junto con los leptones (electrones, muones, la tau y sus neutrinos y antipartículas asociados), los quarks constituyen toda la materia visible del universo. Son las únicas partículas fundamentales que interactúan entre sí a través de las cuatro fuerzas fundamentales: fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil, fuerza electromagnética y gravedad. Una propiedad básica de estas partículas es el confinamiento: todos los quarks forman hadrones y nunca son necesariamente independientes. Las descripciones de sus propiedades físicas surgieron de la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría de la fuerza nuclear fuerte que mantiene unido el núcleo atómico.
Como todas las demás partículas subatómicas, los quarks pueden describirse exhaustivamente mediante tres números cuánticos: espín J, paridad P y masa m. Debido a que nunca están aislados, estas propiedades deben inferirse observando las partículas más grandes que forman. Hay seis tipos conocidos: arriba, abajo, encanto, extraño, arriba y abajo. Estos nombres son puramente arbitrarios y no sugieren nada sobre las propiedades de cada quark.
La materia normal que constituye la mayor parte del universo está formada por quarks up y down, que son las partículas más ligeras. Un protón está formado por dos quark up y uno down, mientras que un neutrón está formado por dos quark down y uno up.
Los quarks tienen masas variables, que se miden en GeV (giga electronvoltios) sobre la velocidad de la luz al cuadrado. Las partículas subatómicas se miden en términos de energía que producen en lugar de masa en gramos. El quark down es aproximadamente el doble de masivo que el up. El extraño es aproximadamente 20 veces más masivo que el quark down. El quark charm es unas 10 veces más masivo que eso, seguido del quark inferior, que es aproximadamente tres veces más masivo que el anterior, y finalmente el quark superior, que es el más masivo de todos. El aumento de masa tiende a corresponder a la escasez de la partícula y requiere condiciones físicas más exóticas para su manifestación.
Los físicos están buscando materia de quarks teorizada, una red hipotética hecha de quarks continuos conectados por gluones. Aún no se sabe si este tipo de materia es físicamente posible. Si es así, probablemente se encontraría en el núcleo de estrellas extremadamente compactas que aún no se han colapsado en un agujero negro.