Hoe is het bestaan van quarks experimenteel aangetoond?

Quarks zijn nooit individueel waargenomen, maar alleen in samengestelde deeltjes. Experimenten in deeltjesversnellers geven wel aanwijzingen voor het bestaan van quarks.

De ordening in het periodiek systeem van de elementen bleek achteraf te maken te hebben met de samenstelling van de atomen uit kleinere deeltjes. De gedachte dat al die nieuwe elementaire deeltjes misschien weer bestaan uit nog kleinere deeltjes ligt daarom voor de hand. Dit idee wordt in 1962 naar voren gebracht door Murray Gell-Mann en George Zweig, en zij geven die ‘nog kleinere deeltjes’ de naam quark.
Net als na de voorstelling van het achtvoudige pad, waren er ook nu weer wetenschappers die niet in de quarktheorie geloofden. In 1968 kwam er echter een einde aan de discussie over het al dan niet bestaan van quarks. Een serie experimenten in SLAC, een 3km lange elektronenversneller gebouwd in de heuvels achter Stanford University, overtuigde de natuurkundigen van het bestaan van quarks.

Het bestaan van die quarks wordt in 1968 experimenteel aangetoond door protonen te beschieten met zeer snelle elektronen. De meeste van die elektronen vliegen dwars door een proton, maar sommige elektronen worden afgebogen en enkele elektronen worden onder een hoek van 180° teruggekaatst. Een resultaat dat vergelijkbaar is met de verschijnselen die optreden bij het beschieten van atoomkernen met α-deeltjes in het experiment van Rutherford. Uit het beschieten van protonen met snelle elektronen blijkt dat er in het proton drie ‘harde pitten’ zitten met een lading van -1/3e of +2/3e: de quarks.