Kuark
Geçmişi

1964 yılında Kuark modelini öneren Murray Gell-Mann (üstte) ile George Zweig (altta)
Kuark modeli 1964'te, Murray Gell-Mann ve George Zweig tarafından, birbirlerinden bağımsız olarak ortaya atıldı. Öneri, Gell-Mann'ın 1961'de hazırladığı sekiz katlı yol ya da daha teknik bir ifadeyle SU(3) çeşni simetrisi olarak bilinen bir parçacık sınıflandırma sistemi formülasyonundan sonra geldi. Yuval Ne'eman da aynı yıl, bağımsız bir şekilde sekiz katlı yola benzer bir şema geliştirdi.
Kuark teorisi ortaya çıktığında, diğer parçacıklarla birlikte çok sayıda hadron da "particle zoo" dahilindeydi. Gell-Mann ve Zweig hadronların temel parçacık olmadıklarını, onun yerine kuarklar ve antikuarklardan oluşan bileşik parçacıklar olduklarını ortaya attılar. Modelleri; spin ve elektrik yüklerini tanımladıkları yukarı, aşağı ve garip kuark olmak üzere üç çeşniyi kapsıyordu. Önermeye fizik camiasından gelen ilk tepkiler karışıktı. Kuarkların fiziksel bir varlık mı yoksa o zaman için tam olarak anlaşılmayan bazı kavramların açıklanabilmesi için kullanılan bir soyutlama mı olduğu konusunda bir fikir ayrılığı vardı.
Bir yıl geçmeden Gell-Mann-Zweig modeli için birtakım genişlemeler önerildi. Sheldon Glashow ve James Bjorken, "tılsım" adını verdikleri kuarkların dördüncü çeşnisinin varlığını tahmin ettiler. Bu ekleme; yeni çeşninin zayıf etkileşimin (bu mekanizma kuarkların bozunmasına izin verir) daha iyi açıklanabilmesine olanak sağladığından, bilinen kuark sayısı ile bilinen lepton sayısını eşitlediğinden ve bilinen mezonların kütlelerinin doğru bir şekilde yeniden belirlenmesini sağlayan bir kütle formülü belirttiğinden dolayı önerilmişti.
Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezinde (SLAC) 1968 yılında yapılan ve sonuçları 1969'da yayımlanan derin inelastik saçılma deneyleri, protonun daha küçük, nokta benzeri parçacıklardan oluştuğunu ve böylece bir temel parçacık olmadığını gösterdi. O dönemde fizikçiler bu nesneleri kuarklar ile ilişkilendirmek konusunda tereddütlü olduklarından parçacıklar, Richard Feynman'ın türettiği "parton" olarak adlandırdı. Bu deneyler sırasında gözlemlenen cisimler, diğer çeşnilerin de keşfedilmesiyle daha sonra yukarı ve aşağı kuark olarak tanımlanacaktı. Buna rağmen parton, hadronların bileşenlerini (kuarklar, antikuarklar ve gluonlar) tanımlayan ortak bir terim olarak kullanımda kaldı.
Garip kuarkın varlığı SLAC'deki saçılma deneyleri ile dolaylı olarak doğrulandı. Bu, Gell-Mann ve Zweig'ın üç kuark modelinin gerekli bileşeni olmasının yanı sıra, 1947'de kozmik ışınlarda keşfedilen kaon (K) ve pion (π) hadronları için de açıklama getiriyordu. 1970'teki bir araştırmada Glashow, Yannis İliopulos ve Luciano Maiani; çeşni değiştiren nötr akımları açıklayan GIM mekanizmasını ortaya attı. Bu teorik model, henüz keşfedilmemiş tılsım kuarkın varlığına dair yeni kanıtlar oluşturuyordu. Var olması gerektiği düşünülen kuark çeşnisi sayısı 1973 yılında, Makoto Kobayashi ve Toshihide Maskawa başka bir kuark çifti olmasının, CP ihlalinin deneysel gözlemiyle açıklanabileceğini ifade etmesiyle altıya yükseldi.
Tılsım kuarklar Kasım 1974'te, Burton Richter önderliğindeki ekip tarafından SLAC'ta ve Samuel C. C. Ting önderliğindeki ekip tarafından Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda gerçekleştirilen farklı ve bağımsız deneylerde ilk kez tespit edildi. Tılsım kuarklar; mezonlarda, tılsım antikuarklara bağlı bir şekilde gözlemlendi. Keşfedilen meon için Ting'in J, Richter'ın ise ψ (psi) sembolünü kullanması nedeniyle mezonun resmî adı J/psi mezonu oldu. Bu keşifle birlikte kuark modelinin geçerliliği kabul görüldü.
İlerleyen yıllarda, kuark modelinin altı kuarka genişletilmesi için bir takım öneriler getirildi. Bunlardan Haim Harari 1975'teki makalesinde, diğer kuarklar için "üst" ve "alt" terimlerini kullanan ilk kişi oldu. Alt kuark 1977'de, Leon Lederman'ın liderliğindeki bir ekip tarafından Fermilab'da gözlemlendi. Bu, üst kuarkın varlığına dair bir göstergeydi; zira üst kuarkın yokluğunda alt kuark eşsiz kalmış olacaktı. Üst kuarkın gözlemlenmesi 1995'te, Fermilab'daki CDF ve DØ takımları tarafından gerçekleştirilen deneylerde yaşandı. Bu kuarkın kütlesi, daha önce öngörülenden daha büyüktü.