В середине 1960-х гг. число открытых адронов превысило сотню. В связи с этим возникла гипотеза, согласно которой наблюдаемые частицы не отражают предельный уровень деления материи. На основе этой гипотезы была создана теория кварков, согласно которой все элементарные частицы состоят из шести фундаментальных частиц – кварков. Авторами гипотезы кварков стали физики Калифорнийского университета М. Гелл-Манн и Д. Цвейг. Термин «кварк» они позаимствовали из романа Дж. Джойса «Поминки по Финнегану», герою которого снился сон, в котором летали чайки и кричали: «Три кварка для мистера Марка!» Слово «кварк» в переводе с немецкого означает «чепуха», но авторы теории понимали его как гипотетический материальный объект, существование которого еще не доказано наукой. Имея форму гипотезы, кварковая теория тем не менее позволила систематизировать известные частицы и предсказать существование новых.

Основные положения теории кварков заключаются в следующем. Адроны состоят из более мелких частиц – кварков, которые представляют собой истинно элементарные частицы и поэтому бесструктурны. Главная особенность кварков – их дробный электрический заряд. Кварки могут соединяться друг с другом двумя способами – парами и тройками. Соединение трех кварков образует барионы (среди которых всем известные протоны и нейтроны). Соединение кварка и анти-кварка – мезоны, соединение трех антикварков – антибарионы. Большинство образующихся частиц являются барионными и мезонными резонансами. При таком соединении дробные заряды суммируются до нуля или единицы.

Кварки различаются ароматом и цветом. Аромат кварка не имеет никакого отношения к аромату, понимаемому буквально (аромат цветов, духов и т. п.), это его особая физическая характеристика. Существует шесть видов кварков, различающихся ароматом: u (up — верхний), d (down – нижний), s (strange — странный), c (charm — очарование), b (beauty — прелесть), t (top — высший). Их обозначают первыми буквами своих названий.

Кроме того, считается, что каждый кварк имеет один их трех возможных цветов, которые выбраны учеными произвольно: красный, зеленый, синий. Цвет кварка не имеет никакого отношения к обычному оптическому цвету в макромире. Цвет кварка, как и аромат, – условное название для определенной физической характеристики этих частиц. Цвет кварка практически означает разновидность «заряда» сильного ядерного взаимодействия. «Заряд» сильного взаимодействия в физике именуется «цветом». Каждый кварк может быть носителем одного из трех основных «зарядов» или цветов – синего, зеленого, красного. Иначе говоря, каждый кварк способен иметь «заряд» красного, синего или зеленого цвета. Понятие цвета было введено, чтобы не отказываться от запрета Паули, так как в барионных и антибарионных частицах кварки одного аромата часто оказывались вместе. Например, протон образуется комбинацией кварков uud, а нейтрон – udd.

Каждому кварку соответствует антикварк с противоположным цветом (антикрасный, антизеленый и антисиний). Таким образом, шесть кварков и шесть антикварков – 12 фундаментальных частиц – призваны объяснить почти все многообразие частиц, кроме лептонов.

При объединении кварков и антикварков выполняются два условия.

1. Суммарный электрический заряд кварков в адроне должен быть целочисленным, скомпенсированным до нуля или единицы.

2. Кварки, соединяющиеся в адрон, полностью компенсируют свои цветовые заряды и соответствуют признаку бесцветности (конфайнмент). Их цвета («заряды») соединяются также, как в оптике, где сложение красного, синего и зеленого приводит к белому (бесцветному) цвету. Белый цвет дает сложение красного и антикрасного, синего и антисинего и т. п.