中性子や陽子を構成するクォークについての問題ですね。

中性子は電気量が0です。アップuとダウンdを3つ組み合わせて合計0になる組を考えましょう。 電気量(2/3)eのアップu が1つと、 電気量-(1/3)eのダウンd 2つを組み合わせれば、 (2/3)e-(1/3)e×2=0 より、電気量0となり、中性子となります。

陽子は電気量が+eです。アップuとダウンdを3つ組み合わせて合計+eとなればよいですね。 電気量(2/3)eのアップu が2つと、 電気量-(1/3)eのダウンd 1つを組み合わせれば、 (2/3)e×2-(1/3)e=e より、電気量+eの陽子ができあがります。

π⁺中間子は電気量が+eで、アップuとダウンdのクォーク計2個からなります。

しかし、アップuが2個だと+4/3e、ダウンdが2個だと−2/3e、アップuとダウンdだと+1/3eとなり、+eが作れないですよね。

ここで 反粒子 の存在を思い出しましょう。ダウンの反粒子は+1/3eであることから、アップの2/3eとダウンの反粒子1/3eを組み合わせれば、電気量+eのπ⁺中間子ができあがります。