Cząstki można zdefiniować jako podstawowe cegiełki materii. Wszystkie cząstki materii klasyfikuje się na rodziny. Przynależność do danej rodziny uwarunkowana jest rodzajem oddziaływania i wartością spinu.

Wydaje się przynajmniej na obecny stan wiedzy, że wszystko co nas otacza można wyjaśnić i opisać w kategoriach sześciu cząstek i oddziaływań jakie zachodzą między nimi. Są to zatem cząstki materii czyli elektron, proton, neutron i neutrino oraz nośniki oddziaływań czyli fotony i grawitony. Jednak okazuje się, że można wejść głębiej w budowę poszczególnych cząstek. I tak odkryto, że protony i neutrony składają się z jeszcze mniejszych elementów zwanych kwarkami tak więc z definicji nie powinny one należeć do rodziny cząstek elementarnych. Ze względów historycznych jednak czasem protony i neutrony bywają wymieniane jako cząstki elementarne.

W akceleratorach otrzymuje się bardzo dużo rozmaitych cząstek, które jeszcze niedawno mogłyby być zaliczone do cząstek prawdziwie elementarnych. Tymczasem okazuje się , ze budowę każdej z nich można opisać za pomocą leptonów oraz kwarków. Oba rodzaje cząstek opisane są w dalszej części referatu.

Model standardowy podający opis świata w kategoriach cząstek elementarnych wyróżnia cztery rodzaje oddziaływań: grawitacyjne, siły koloru, słabe oddziaływania jądrowe i oddziaływania elektromagnetyczne.

Model ten również podaje, że prawdziwymi cząstkami elementarnymi są leptony i kwarki.

Do rodziny leptonów należą: elektron, mion, taon oraz neutrina. Mion jest cząstką dużo cięższą od elektronu, jego masa wynosi ponad 206 mas elektronowych. Jest to cząstka bardzo nietrwała. Rozpada się z utworzeniem elektronu, antyneutrina elektronowego i neutrina mionowego.

Najcięższym leptonem jest taon. Ma taki sam ładunek elektryczny i spin jak elektron. Jest cząstką bardzo nietrwałą. Jego istnienie zostało potwierdzone dopiero w 1975 roku na podstawie eksperymentów w SLAC.

Elektronowi, mionowi i taonowi odpowiadają neutrina. Istnieję więc: neutrina elektronowe, mionowe i taonowe.

Neutrina pozbawione są ładunku elektrycznego , ich spin wynosi ½.

Neutrina są cząstkami, które mogą oddziaływać tylko grawitacyjnie i za pośrednictwem oddziaływań słabych.

Wszystkie leptony są fermionami, ponieważ posiadają połówkowe spiny.

Naturalnym źródłem neutrin jest Słońce. Natomiast na Ziemi powstają w wielkich ilościach podczas reakcji rozszczepienia jądrowego. Po raz pierwszy udało się je zidentyfikować w roku 1956. Miało to miejsce podczas eksperymentów przeprowadzanych w Stanach Zjednoczonych w Savannah River. Badania prowadzone były w sąsiedztwie reaktora jądrowego .

Neutrina prawdopodobnie mają bardzo małą masę. Wokół masy istnieje wiele kontrowersji. Do niedawna panowała bowiem opinia, że nie mają masy w ogóle. Żadne eksperymenty nie pozwoliły jednak jak do tej pory na jej wyznaczenie. Założenie, że neutrina mają jednak masę jest niezbędne do wyjaśnienia zjawiska zwanego oscylacją neutrin. Pojęcie oscylacji neutrin zostało wprowadzone do nauki, żeby wyjaśnić dlaczego liczba neutrin pochodzących ze Słońca jest mniejsza niż ich liczba przewidziana w wyniku obliczeń teoretycznych. Neutrina są cząstkami bardzo przenikliwymi i dlatego ich detektory w celu wyeliminowania innych oddziaływań muszą być lokalizowane głęboko pod powierzchnią ziemi. Przykładem takiego detektora jest np. Super-Kamionkade. Został on umieszczony w Kopalni Kamionka na terenie Japonii , na głębokości 2700 metrów. Urządzenie to otoczone jest warstwą wody o grubości 6 metrów.

Teoria dotycząca oscylacji neutrin opiera się na założeniu, że jeden typ neutrin może w sposób cykliczny przechodzić w drugi. Wyróżnia się bowiem neutrina elektronowe, neutrina mionowe i neutrina taonowe. W detektorach ziemskich rejestrowane są tylko neutrina elektronowe. Zatem mechanizm oscylacji wyjaśniałby dlaczego jest ich mniej niż można by się spodziewać.

Drugą rodziną cząstek podstawowych według modelu standardowego są kwarki. Za model kwarków dwaj uczeni : Gell i Mann otrzymali w 1969 roku Nagrodę Nobla.

Obecnie postuluje się istnienie sześciu odmian zapachu kwarków czyli: górny, dolny, dziwny, powabny, szczytowy i spodni. Kwarki występują również w trzech odmianach koloru: czerwonym, niebieskim i zielonym.

Wszystkie kwarki mają połówkowe spiny. Oprócz ładunku koloru posiadają również ładunek elektryczny. Jest on jednak mniejszy od ładunku elektronu i wynosi dla niektórych 2/3 jednostki ładunku a dla innych -1/3.

Kolorowe kwarki oddziałują ze sobą dzięki wymianie gluonów. Kwarki nie mogą istnieć samodzielnie, stanowią elementy składowe barionów i mezonów.

Wszystkie bariony zbudowane są z trzech kwarków. Najważniejszymi z nich są proton i neutron. Proton zbudowany jest z dwóch kwarków górnych i jednego dolnego a neutron z dwóch dolnych i jednego górnego.

Natomiast mezony składają się z par kwark - antykwark. Mezony mają spiny całkowite, należą więc do bozonów. Przykładem mezonów są piony i kaony. Niektóre z nich mogą mieć jednostkowy ładunek ujemny, inne jednostkowy ładunek dodatni a jeszcze inne są pozbawione jakiegokolwiek ładunku. Mezony biorą udział w wiązaniach nukleonów w jądrze.

Bariony i mezony należą do większej rodziny cząstek oddziałujących silnie, czyli tzw. hadronów.

Mimo, że zbudowane są z kwarków, które mają ułamkowe ładunki ich ładunek jest zawsze całkowity. Hadrony pozbawione są koloru pomimo barwy elementów składowych, czyli kwarków.

Wszystkie cząstki, które mają w swoim składzie chociaż jeden kwark dziwny noszą nazwę cząstek dziwnych. Nazwa ta została im nadana jeszcze w połowie ubiegłego wieku, kiedy to najpierw zostały zidentyfikowane w promieniowaniu kosmicznym, a potem udało się je sztucznie wytworzyć w akceleratorach . W tych doświadczeniach okazało się, że jak na cząstki względnie masywne mają stosunkowo długie czasy życia. I ze względu właśnie na tą "dziwną" cechę nadano im nazwę cząstek dziwnych.

Trzeba jednak uzmysłowić sobie o jakie czasy naprawdę chodzi i , że nie są to długie czasy życia z punktu widzenia przeciętnego człowieka. Przykładem cząstki dziwnej jest kaon, którego średni czas życia wynosi około 10E-8 sekundy. Naukowcom ten czas wydawał się długi ponieważ przewidywali oni, że kaon powinien rozpadać się w czasie równym 10E-23 sekundy. Z tego punktu widzenia rzeczywiście żyje o wiele dłużej.

Dalsze badania nad cząstkami dziwnymi dostarczyły informacji, że powstają one zawsze w parach. Jednej z cząstek w tej parze przypisuje się dziwność równą 1 a drugiej dziwność równą -1. Ważną cechą cząstek dziwnych jest to, że rozpadają się na cząstki, które już nie są dziwne. Dochodzi zatem do "wyciekania" dziwności z Wszechświata. Dalsza analiza tych cząstek doprowadziła do powstania koncepcji, według której niektóre z kwarków mogą przenosić tą cechę zwaną dziwnością.

Na podstawie powyższej analizy widać , że pojęcie cząstek elementarnych jest pojęciem bardzo szerokim i może zawierać większą lub mniejsza rodzinę cząstek w zależności od ujęcia.