SU(3)-symmetrian kauneus ei kuitenkaan selitä, miksi se pitää paikkansa. Gell-Mann ja toinen amerikkalainen fyysikko, George Zweig, päättivät toisistaan riippumatta vuonna 1964, että vastaus tähän kysymykseen löytyy hadronien perusluonteesta. SU(3):n perustavin alaryhmä sisältää vain kolme objektia, joista voidaan rakentaa oktetit ja dekupletit. Nämä kaksi teoreetikkoa tekivät rohkean ehdotuksen, jonka mukaan tuolloin havaitut hadronit eivät olleetkaan yksinkertaisia rakenteita vaan rakentuivat kolmesta perushiukkasesta. Gell-Mann kutsui näitä hiukkasia kvarkkeiksi – nimitys, joka on käytössä vielä nykyäänkin.
Kun Gell-Mann ja Zweig esittivät ajatuksensa, tunnettujen subatomisten hiukkasten luettelo oli kasvanut vuoden 1932 kolmesta hiukkasesta – elektroni, protoni ja neutroni – niin, että se sisälsi suurimman osan stabiileista hadroneista ja kasvavan määrän lyhytikäisiä resonansseja sekä myonin ja kaksi neutriinotyyppiä. Se, että hadronien näennäisesti alati kasvava määrä voitiin ymmärtää vain kolmen perusrakennuspalikan avulla, oli todella merkittävää. Jotta tämä olisi mahdollista, näillä rakennuspalikoilla – kvarkkeilla – täytyi kuitenkin olla joitakin epätavallisia ominaisuuksia.
Nämä ominaisuudet olivat niin outoja, että useiden vuosien ajan ei ollut selvää, oliko kvarkkeja todella olemassa vai oliko ne vain hyödyllinen matemaattinen fiktio. Esimerkiksi kvarkkien varausten täytyy olla +2/3e tai -1/3e, minkä pitäisi olla hyvin helppo havaita tietynlaisilla ilmaisimilla; mutta intensiiviset etsinnät sekä kosmisessa säteilyssä että hiukkaskiihdyttimien avulla eivät ole koskaan paljastaneet vakuuttavia todisteita tällaisesta murtovarauksesta. 1970-luvun puoliväliin mennessä, 10 vuotta kvarkkien ensimmäisen ehdottamisen jälkeen, tiedemiehet olivat kuitenkin koonneet joukon todisteita, jotka osoittivat, että kvarkkeja on olemassa, mutta ne ovat lukittuneet yksittäisiin hadroneihin siten, etteivät ne koskaan pääse irti yksittäisinä kokonaisuuksina.
Nämä todisteet saatiin kokeista, joissa elektronien, myonien tai neutriinojen säteitä ammuttiin kohti protoneita ja neutroneita sellaisissa kohdemateriaaleissa kuin vety (vain protonit), deuterium, hiili ja alumiini. Kaikki osuvat hiukkaset olivat leptoneja, hiukkasia, jotka eivät tunne vahvaa sidosvoimaa ja joiden tiedettiin jo tuolloin olevan paljon pienempiä kuin ytimet, joita ne tutkivat. Kohteessa tapahtuneiden vuorovaikutusten aiheuttama säteen hiukkasten sironta osoitti selvästi, että protonit ja neutronit ovat monimutkaisia rakenteita, jotka sisältävät rakenteettomia, pistemäisiä kohteita, joita nimitettiin partoneiksi, koska ne ovat suurempien hiukkasten osia. Kokeet osoittivat myös, että partoneilla voi todellakin olla +2/3e tai -1/3e murtovarauksia ja vahvistivat näin yhden kvarkkimallin yllättävimmistä ennusteista.
Gell-Mann ja Zweig tarvitsivat vain kolme kvarkkia vuonna 1964 tunnettujen hiukkasten rakentamiseen. Nämä kvarkit tunnetaan nimillä up (u), down (d) ja strange (s). Sittemmin kokeissa on havaittu useita raskaita hadroneja – sekä mesoneja että baryoneja – jotka osoittavat, että kvarkkeja on enemmän kuin kolme. SU(3)-symmetria on itse asiassa osa laajempaa matemaattista symmetriaa, joka sisältää kvarkkeja, joilla on useita ”makuja” – termi, jota käytetään erottamaan eri kvarkit toisistaan. Ylä-, ala- ja outokvarkkien lisäksi on kvarkkeja, jotka tunnetaan nimillä charm (c), bottom (tai beauty, b) ja top (tai truth, t). Nämä kvarkkimaut säilyvät kaikki vahvan voiman avulla tapahtuvissa reaktioissa; toisin sanoen viehätysvoiman on synnyttävä yhdessä antiviehätysvoiman kanssa, pohjakvarkin antibottom-kvarkin kanssa ja niin edelleen. Tämä merkitsee sitä, että kvarkit voivat vaihtaa makuaineesta toiseen vain heikon voiman avulla, joka on vastuussa hiukkasten hajoamisesta.
Ylä- ja alakvarkit eroavat toisistaan lähinnä erilaisten sähkövaraustensa perusteella, kun taas raskaammat kvarkit kantavat kukin ainutlaatuista kvanttilukua, joka liittyy niiden makuun. Oudolla kvarkilla on outous, S = -1, charmikvarkilla charmi, C = +1, ja niin edelleen. Näin ollen kolme outoa kvarkkia yhdessä antaa hiukkasen, jonka sähkövaraus on -e ja outous -3, aivan kuten omega-miinus-hiukkaselta (Ω-) edellytetään; ja neutraali outo hiukkanen, joka tunnetaan nimellä lambda-hiukkanen (Λ), sisältää uds:n, joka antaa oikean kokonaisvarauksen 0 ja outouden -1. Tätä järjestelmää käyttäen lambdaa voidaan pitää neutronina, jossa yksi down-kvarkki on vaihdettu outoon kvarkkiin; varaus ja spin pysyvät samoina, mutta outo kvarkki tekee lambdasta neutronia raskaamman. Näin ollen kvarkkimalli paljastaa, että luonto ei ole mielivaltainen tuottaessaan hiukkasia, vaan tietyssä mielessä toistaa itseään massiivisemmassa mittakaavassa.