В физике элементарных частиц кварки имеют дробный заряд 2/3 и -1/3. При этом известно, что в свободном виде кварки никто не регистрировал, а все регистрируемые частицы имеют заряд +1, 0, -1.
В чём причина невозможности наблюдения кварков?
Почему нет в природе дробных зарядов? (Про заряд было здесь).
На этот вопрос можно ответить, если нарисовать протон и нейтрон. У них есть структура. Условно эту структуру можно изобразить так:
Зелёным обозначены элементы структуры с отрицательным зарядом, красным - с положительным, а серым нейтральные элементы.
В самом центре находится место для структурного элемента, который может принимать значения нейтрального заряда (0) и положительного заряда (+1).
Отрицательным этот элемент не может быть, поскольку рядом с ним целых три других отрицательных заряда. Такая система окажется абсолютно неустойчивой, даже если бы удалось её создать.
Если центральный элемент имеет нулевой заряд, то вся система — нейтрон. Если центральный элемент имеет положительный заряд, то это протон.
При равенстве заряда центрального элемента нулю, в центральной части всей системы ослаблена связь между её частями «лепестками». Нейтрон в свободном состоянии быстро распадается. Протон с положительным центральным зарядом имеет шансы в свободном состоянии прожить минут десять.
На что распадается нейтрон и протон, вы можете почитать в википедии, а сейчас рассмотрим, что произойдёт, если попытаться разделить эти частицы на кварки.
Центральный структурный элемент выполняет роль связующего звена между тремя совершенно одинаковыми структурами - «лепестками», которые сами по себе существовать не могут. И в исходном состоянии этот элемент принадлежит всем трём лепесткам.
Эти структуры разрушаются на части соответствующие продуктам распада нейтрона и протона.
Никакой возможности получить кварки в свободном виде нет. Можно только теоретически раздать им центральный элемент по частям, как одну лопату трём дворникам.
Кварки это только удобное для физиков представление, упрощающее анализ процессов.
Дополнено по предложению Alexandr Chekmaryov.
Для тех, кого заинтересовал такой подход к анализу процессов в микромире, предлагаю лего для конструирования элементарных частиц.
