Кварки обнаруживают косвенно. Давайте сформулируем какую-нибудь простую аналогию, чтобы понять общий принцип.
Допустим, у нас есть коробка, в которой сидит некое животное. Или не сидит - коробка может оказаться пустой. В любом случае, мы не знаем точно, что там, но знаем, что это животное по размерам примерно соответствует коробке (т.е. слона и жирафа там точно нет, как нет и всяких инфузорий).
При этом в рамках нашей аналогии мы будем считать, что коробку привезли с планеты Шелезяка, а животные там все как один невидимые. Обнаружить их можно только по траектории движения, но не визуально.
Например, птица полетит вверх. Черепаха просто упадет, а заяц помчится строго на запад. Инстинкт у него такой.
Хуже того - на Земле шелезячные животные живут очень недолго и почти сразу исчезают не только визуально, но и вообще.
И вот исследователи придумывают простую, но гениальную схему. Коробку, как Кремль, окружают со всех сторон сеткой-рабицей. А к самой сетке подключают датчики натяжения. Если натягивается сетка сверху - это птица. Если снизу - черепаха. А если с западной стороны - заяц.
А если вообще ничего не натянется сразу после открывания коробки, то, стало быть, ничего в ней и не было.
***
С кварками примерно такая же ситуация. Напрямую их не только нельзя обнаружить (их размеры много меньше длины волны оптического диапазона), они и вовсе в свободном виде не существуют - сразу после распада протонов на кварки, те сливаются в какую-то другую частицу. Это свойство называется конфайнмент. Поэтому вместо прямого обнаружения самих кварков, ученые обнаруживают продукты их объединения. В простейшем случае - это мезоны, но вариантов, на самом деле, много. В том числе потому, что и сами мезоны живут недолго и тоже распадаются.
Важный момент: варианты того, как кварки могут сочетаться между собой, рождая новые частицы; траектории движения этих новых частиц; а также в каких сочетаниях кварки будут вылетать из протонов после столкновения - все это дело хорошо описывается теорией. Поэтому ученые, как правило, примерно представляют заранее, на какую часть сетки-рабицы нужно смотреть, чтобы понять, что мы имеем дело с такими-то кварками и антикварками.
А уж если сетка натянулась где-то в неожиданном месте, значит, происходит что-то очень интересное. Что-то, что не вполне вписывается в теорию и заслуживает более глубокого рассмотрения. Тут уже приходится анализировать траекторию (причем не одно столкновение, а пару миллиардов - для достоверной статистики), и думать, что там и как получилось.