В 60-х годах 20-го века американским физикам М. Гелл-Манну и Дж. Цвейгу удалось произвести систематизацию всех адронов, исходя из предположения, что они состоят из частиц, названных кварками.
Все адроны делятся на два типа - барионы и мезоны. Барионы (к их числу принадлежат и нуклоны) состоят из трех кварков, а мезоны (к их числу принадлежат, например, пи-мезоны, обмен которыми между нуклонами дает существенный вклад в ядерные силы) - из кварка и антикварка.
Многие эксперименты по столкновениям частиц высоких энергий можно объяснить, исходя из предположения, что внутри нуклона находятся три кварка. Однако «освободить» кварки не удалось даже при бомбардировке нуклонов частицами очень высокой энергии. И вообще выяснилось, что кварки обладают весьма необычными свойствами.
Во-первых, они обладают дробным электрическим зарядом, равным 
и 
где 
- модуль заряда электрона. Например, протон состоит из двух кварков с зарядом и одного кварка с зарядом поэтому заряд протона равен 
А нейтрон состоит из одного кварка с зарядом и двух кварков с зарядом поэтому заряд нейтрона равен нулю.
Во-вторых, при увеличении расстояния между кварками сила их притяжения неограниченно увеличивается, а при попытке разорвать связи между кварками рождаются кварки и антикварки, которые тут же объединяются в новые адроны. В некотором смысле это напоминает невозможность получить магнит с одним полюсом: попытка разломать двухполюсной магнит хотя и удается, но при этом получаются два магнита - и каждый снова с двумя полюсами.
Взаимодействие кварков обусловлено наличием у них особого заряда, условно названного «цветом» - он не имеет отношения к настоящему цвету и введен только для более наглядного описания взаимодействия между кварками.
Сегодня установлено существование шести кварков - то есть их столько же, сколько лептонов. Но это интригующее равенство еще не получило убедительного объяснения.
Каждый из шести кварков существует в трех «цветовых» вариантах - «красный», «синий» и «зеленый». Массы некоторых кварков намного превышают массы нуклонов.