A protonoknak és a neutronoknak is van belső szerkezete. Ütközési kísérletek során kiderült, hogy nagy energiájú ütközések esetén a protonban 3 szórócentrum is található. A szórási kísérletekben rengetek különféle tulajdonságú részecskék jelentek meg. A ritka részecskéket mezonokonak hívták, a többieket barionoknak.
Érdekesség, hogy a rengeteg részecskét egy matematikai modellel értelmezték és a részecskék közötti kölcsönhatásoknak megfeleltettek matematikai műveleteket és kiderült, hogy a matematikai modellbe beleillik minden felfedezett részecske.
A kísérletek alapján azt találták, hogy a hadronok kvarkokból állnak. Van egy "ritka" kvarknak (s) hívott kvark. Az ebből felépülő nukleonok ritkák, míg a nem ritka nukleonok (neutron, proton) csak két másik kvarkot tartalmazzák (u és d). Mindegyik kvarkhoz tartozik antikvark is. A mezonok kvark-antikvark párokból állnak, a barionok 3 kvarkból állnak.
Mivel valahogyan el kellett nevezni, ezért a kvarkok típusait ízeknek nevezték el. Bár az íz alapú leírás nem teljesen fedi a valóságot (u,d, s), de azért használható még most is.
A kvarkok az elemi töltés - az elektron töltése - törtrészeit hordozhatják:
- u kvark - +2/3e
- d és s kvark: -1/3e.
Ennek a alapján a proton kvarkszerkezete: uud, a neutroné (semleges) pedig: udd.
A kvarkok vizsgálata során megjósolták, majd fel is fedezték az Ω- barionokat és létezik még Δ++ barion is (ez a barion proton és pion ütközésekor jött létre). A spinjeik (3/2) alapján megjósolható volt, hogy a
Ω- barionok - sss kvarkokból áll
Δ++ barionok - uuu kvarkokból áll
Mivel a Pauli elv - azaz ugyanolyan kvantumszámú részecske nem létezhet kettő ugyanolyan állapotban - sérülni látszott, ezért kellett bevezetni a kvarkoknál a kvantumszín tulajdonságot, amely háromféle színt és antiszínt használ.
Később felfedezték még a J/ψ mezont is. azért van lét neve, mert két kutatócsoport egymástól függetlenül fedezte fel és nevezte el őket. Ez a mezon c és c antikvarkból áll.
További kutatások alapján - bizonyos szimmetriák sérülése miatt - újabb kvarkokat tételeztek fel és találtak meg.
Ilyen módon a kvarkok listája:
első család:u,d,
második család: s, c.
harmadik család: t, b
Mindegyik kvarknak van anti párja és mindegyiket háromféle színkvantumszámmal lehet jellemezni. Az antikvarkokat pedig antiszínekkel.