自然界に存在する基本的な粒子は、粒子物理学の標準モデルと呼ばれる理論によって記述されます。これは、1970 年頃に登場し、科学界で大成功を収めた理論です。このモデルは合計17 個の基本粒子を示し、それらはフェルミ粒子(レプトンとクォーク) とボソンに分けられ、さらにいくつかの下位区分が示されます。各粒子にはそれぞれの反物質粒子があり、その電荷の符号は変化します。非常に簡単な方法で:
フェルミ粒子は物質の「構成要素」です。ボソンはそれらを結合する「セメント」です。
レプトン(ギリシャ語の「光」に由来) は非常に小さな質量の粒子で、電子、ミューオン、タウオン、およびそれぞれのニュートリノと、6 種類のクォーク (アップ、チャーム、トップ、ダウン、ストレンジ、ボトム)が含まれます。クォークは自然界で単独で存在するわけではなく、自然界で最も強い相互作用である強い力によってグルーオンに束縛されています。それらは常にペア(中間子を形成)またはトリオ (バリオンを形成) で現れます。バリオンは 一般に陽子と中性子として知られています。中間子、バリオン、原子、分子は、ハドロンと呼ばれます (ギリシャ語の「強い、頑丈な」に由来)。
ボソンは媒介粒子です。つまり、フェルミ粒子間の相互作用を促進します。 2 つの電荷は、たとえば光子粒子を介して互いに引き合います。クォークはグルーオン粒子を介して相互作用します。 2012 年、 LHC粒子加速器 (ラルガ ハドロン衝突型加速器、ポルトガル語: 大型ハドロン衝突型加速器) で提供されたいくつかの実験証拠により、すべてのフェルミ粒子に質量を与える粒子であるヒッグス粒子の存在が証明されました。 W ボソンと Z ボソンは、弱い力の仲介者であり、特にベータ崩壊、つまり電子または陽電子の放出に関与します。
重力はまだ素粒子物理学の標準モデルに統合されていません。これは現在の物理学における最大の課題の 1 つです。しかし、重力は重力子と呼ばれるボソンによって媒介されていると考えられています。