In den 1960er Jahren spürten Forscher Quarks, als sie versuchten, Ordnung in den bis dahin zusammengetragenen Teilchenzoo zu bringen.

Aus Protonen und Neutronen gemacht: der Atomkern

Im Laufe des 20. Jahrhunderts entdeckten Physiker immer weitere Teilchen. Da zerfiel zunächst der Atomkern in seine beiden Bestandteile – Protonen und Neutronen. Weit über 100 Teilchen von ganz ähnlicher Natur gaben sich im Laufe der Zeit zu erkennen. Niemand war besonders angetan von dieser Unmenge an Teilchen. Denn niemand verstand, wieso es so viele sind.

Die meisten dieser Teilchen zerfielen nach kaum vorstellbar kurzen Zeiten in die alten Bekannten Neutron, Proton und Elektron. Mehr Durchhaltevermögen zeigten einige Forscher, die nach Regelmäßigkeiten Ausschau hielten. Sie zeichneten die Teilchen nach bestimmten Eigenschaften geordnet auf ein Blatt Papier und entdeckten wabenförmige Strukturen. Aus diesen Mustern schlossen Murray Gell-Mann und George Zweig, dass auch Protonen und Neutronen aus etwas aufgebaut seien müssten. Diese Teilchen nannten sie Quarks, was "kworks" ausgesprochen wird.

Drei Quarks bilden ein Proton oder Neutron. Ein Proton besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark. Das Neutron aus einem Up-Quark und zwei Down-Quarks. Und damit das mit der Ladung klappt, hat ein Up-Quark eine Ladung von +2/3 und ein Down-Quark von -1/3 der Elektronenladung. Rechnen Sie nach!

Dass die Quarks erst so spät entdeckt wurden, hatte den folgenden Grund: Ein Quark kommt niemals allein. Quarks hocken immer aufeinander und es gibt sie nur in Zweier- oder Dreier-Gruppen wie den Protonen.