Hoofdbanner

De Griek Democritus opperde in de 4e eeuw voor Christus als eerste dat je materie niet eindeloos kon delen, maar dat je dan uiteindelijk op een ondeelbaar klein stukje zal stuiten. Hij noemde dat kleinst mogelijke deeltje een atoom, letterlijk a (=on) toom (deelbaar). Tot in de 19e eeuw handhaafde men dit idee, met de toevoeging dat de meeste stoffen uit moleculen bestaan, een opeenstapeling van verschillende atomen.

Begin 20e eeuw ontstond het model dat het atoom zelf is opgebouwd uit een kern met protonen en neutronen, met daaromheen cirkelende elektronen. Rutherford en later Niels Bohr beschreven dit als eersten. De protonen hebben een positieve lading, de neutronen zijn neutraal en de elektronen hebben een negatieve lading. Tussen kern en elektronen zit vooral heel veel lege ruimte. De totale lading van een atoom is nul, omdat er evenveel protonen in de kern zitten als dat er elektronen omheen cirkelen. 

In 1964 werd door Gell-Mann gesteld dat protonen en neutronen op hun beurt uit nog kleinere deeltjes bestaan, de zogenaamde quarks. Hij onderscheidde in eerste instantie twee soorten quarks, die hij up en down noemde. Een proton bestaat dan uit twee up-quarks en één down-quark (uud), een neutron uit één up-quark en twee down-quarks (udd). De lading van een up-quark is +2/3, die van een down-quark -1/3. Opgeteld is de lading van een proton dan 2/3 + 2/3 - 1/3 = +1.
Die van een neutron is 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0.
Deze up- en down-quark wordt de eerste generatie quarks genoemd. Later ontdekte men een tweede en een derde generatie quarks (waar ik verder niet op in zal gaan).

Toen Gell-Mann het bestaan van quarks ontdekte had hij daar niet direct een passende naam voor. Hij had wel een klank in gedachten. Toen hij Finnegans Wake van James Joyce las en de volgende passage tegenkwam, wist hij het:

— Three quarks for Muster Mark! 
Sure he hasn't got much of a bark
And sure any he has it's all beside the mark.

De klank kwam overeen met wat het volgens hem moest zijn en dat het er drie waren kwam ook mooi uit. 

Die quarks zijn mysterieuze deeltjes. Ze komen niet zelfstandig voor, maar alleen in bepaalde combinaties met elkaar. Ze worden bij elkaar gehouden door zogenaamde lijmdeeltjes, gluonen genaamd. Quarks hebben eigenschappen als kleur, lading, spin en smaak. Met deze voor de leek wat vage begrippen probeert men het ingewikkelde gedrag van quarks in een model onder te brengen.

Bij CERN in Genève heeft men de laatste 50 jaar nog vele andere elementaire deeltjes ontdekt, wel meer dan 200. Deze detecteert men wanneer bijvoorbeeld protonen met hoge snelheden tegen elkaar botsen. Ook komen sommige van die deeltjes in kosmische straling voor. 
Het standaardmodel van elementaire deeltjes omvat op dit moment 6 soorten quarks en hun antideeltjes, 6 leptonen en hun antideeltjes (het elektron is een lepton), 4 soorten wisselwerkingsdeeltjes (vectorbosonen genoemd) en het pas ontdekte higgsboson. Zie hieronder.

       standaardmodel

                                               

 

 

De quarks zijn hier paars gekleurd, de leptonen groen, de vectorbosonen rood/oranje. Het in 2012 ontdekte Higgsdeeltje staat rechtsboven, geel gekleurd.
Dit model is voorlopig. Er zitten nog lacunes in. Onder andere het uitwisselingsdeeltje voor de gravitatiekracht (het graviton) is nog niet ontdekt. Misschien bestaat het niet. Dat zou de hele theorie weer op  z'n kop zetten.