Es ist amüsant zu beobachten, wie skeptisch die Vertreter einer so ernsten Wissenschaft wie der Physik werden, wenn man sie fragt, ob es die „Quarks“ denn nun wirklich gibt. Und dabei behauptet ein Team von Wissenschaftlern dreier Hochschulen der USA in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ vom 20. April allen Ernstes, die Existenz eines Quarkteilchens experimentell nachgewiesen zu haben. Es scheinen sich damit frühere Beobachtungen des australischen Professors Charles B. A. McCusker zu bestätigen. Was sind die Quarks und was macht ihre mögliche Existenz so geheimnisvoll?

Mit Hilfe der großen Beschleuniger haben die Physiker in den zurückliegenden Jahren eine kaum noch zu übersehende Zahl der kleinsten Bausteine der Materie, der Elementarteilchen, entdeckt. Angesichts einer solchen Fülle von Teilchen tritt mehr und mehr die Frage in den Vordergrund, ob es ein ordnendes Prinzip oder aber eine theoretische Formel gibt, die die Elementarteilchen umfassend beschreibt.

Alle Ansätze einer universellen theoretischen Beschreibung der Elementarteilchen und ihres Wechselspiels miteinander konnten bisher die Fachgelehrten nicht überzeugen, da sie entweder eine ganz falsche oder nur eine höchst dürftige Wiedergabe der experimentellen Resultate gestatten. Das ist verständlich, wenn man weiß, welch’ ungeheurer mathematischer Aufwand sich hinter der gesuchten „Weltformel“ verbirgt.

Auf einem ganz anderen Weg versuchen eine große Zahl von Theoretikern Ordnung in die Welt der Elementarteilchen zu bringen. Sie gehen davon aus, daß die Natur auch ohne das Lösen äußerst komplizierter Formeln ihre Geheimnisse preisgibt. Dabei sehen sie sich in ihrer Vermutung dadurch bestätigt, daß die Elementarteilchen auf überraschend einfache Weise in übersichtliche Gruppen eingeteilt werden können, wenn man auf sie einen nach dem norwegischen Mathematiker Marius Sophus Lie benannten Kalkül anwendet.

Die Gruppen enthalten drei, acht, zehn oder mehr Mitglieder, und für sie bestehen festgelegte und wohlbekannte Gesetzmäßigkeiten. Die Einteilung der Elementarteilchen in Lie’sche Gruppen hat aber einen schwerwiegenden Mangel: Die drei Vertreter der einfachsten Gruppe sind bisher experimentell nicht ausreichend bestätigt worden. Diese drei Teilchen sind von dem amerikanischen theoretischen Physiker Murray Gell-Man, der besondere Verdienste um die Klassifizierung der Elementarteilchen hat, spaßeshalber „Quarks“ genannt worden.

Der Lie’sche Formalismus sagt vorher, daß die Quarks eine Eigenschaft haben müssen, die sie. von allen anderen Elementarteilchen unterscheidet: Im Gegensatz zu ihnen, die häufig eine negative oder positive elektrische Ladung besitzen – Elementarladung genannt –, haben die Quarks nur einen Bruchteil – ein beziehungsweise zwei Drittel – dieser Elementarladung.

Gerade diese Eigenschaft sollte die Quarks beim Durchfliegen von Nebel- oder Blasenkammern leicht verraten. In diesen Geräten hinterlassen elektrisch geladene Teilchen entlang ihrer Flugbahn eine Spur winziger Tröpfchen oder Bläschen, vergleichbar dem Kondensstreifen eines Flugzeuges. Da die elektrische Ladung der Quarks kleiner ist als die der „gewöhnlichen“ Teilchen, sollten ihre Spuren entsprechend dünner sein.