O modelo-padrão da Física de Partículas descreve a existência de 17 partículas elementares, bem como uma antipartícula para cada uma.
As partículas fundamentais presentes na natureza são descritas por uma teoria chamada de Modelo-Padrão da Física de Partículas. Trata-se de uma teoria de grande sucesso no meio científico que surgiu por volta de 1970. O modelo apresenta um total de 17 partículas fundamentais, que se dividem em férmions (léptons e quarks) e bósons, que, por sua vez, apresentam várias subdivisões. Para cada partícula, existe a partícula respectiva de antimatéria, cuja carga elétrica tem sinal trocado. De uma forma bem simples:
Os férmions são os “tijolos” constituintes da matéria. Os bósons são o “cimento” que os mantém unidos.
Léptons (do grego “leve”) são partículas de massa muito pequena e incluem os elétrons, múons, taúons e seus respectivos neutrinos, bem como os seis tipos de quarks: up, charm, top, down, strange e bottom. Os quarks não existem sozinhos na natureza, pois são ligados pelos glúons pela força forte, a interação mais intensa da natureza. Apresentam-se sempre aos pares (formando os mésons) ou trios (formando os bárions). Os bárions são popularmente conhecidos como prótons e nêutrons. Mésons, bárions, átomos e moléculas, por sua vez, recebem o nome de hádrons (do grego “forte, ou robusto”).
Os bósons são partículas mediadoras, ou seja, promovem a interação entre os férmions. Duas cargas elétricas atraem-se, por exemplo, por meio do bóson fóton. Quarks interagem entre si por meio dos bósons glúons. Em 2012, algumas evidências experimentais fornecidas no acelerador de partículas LHC (Larga Hadrons Collider, em português: Grande Colisor de Hádrons) provaram a existência do bóson de Higgs, a partícula responsável por atribuir massa a todos os férmions. Os bósons W e Z, por sua vez, são mediadores da força fraca, particularmente responsável pelo decaimento beta, ou seja, pela emissão de elétrons ou pósitrons.
Não há, ainda hoje, a integração da força gravitacional ao Modelo-Padrão da Física de Partículas. Esse é um dos maiores desafios da Física atual. Acredita-se, entretanto, que a força gravitacional seja mediada por um bóson chamado gráviton.