Ogólnie wiadomo, że materia składa się z cząstek elementarnych. Niemniej jednak w miarę wzbogacania wiedzy na temat budowy atomów pod pojęciem cząstek elementarnych rozumiano coraz to inne cząstki. I tak jeszcze pod koniec XIX wieku uważano atom za najmniejszą i niepodzielną część materii. Potem okazało się, że atom ma jednak strukturę wewnętrzną i muszą istnieć wobec tego jeszcze mniejsze cząstki.
Najwcześniej poznanym składnikiem atomu był elektron. Został odkryty przypadkiem podczas badań nad promieniami katodowymi. Jednak jego ładunek, nazwany ładunkiem elementarnym został wyznaczony kilkanaście lat później, w 1913 roku.
Na początku XX wieku udowodniono również za pomocą szeregu doświadczeń, że jądro atomowe składa się z dodatnio naładowanych protonów oraz obojętnych elektrycznie neutronów.
Wyniki badań i obserwacji dowodzą, że każdej cząstce odpowiada antycząstka, która jest składową antymaterii. Pierwszą odkrytą antycząstką był pozyton. Antycząstki mają przeciwny zbiór własności kwantowych, przeciwny ładunek oraz taką samą masę jak jej odpowiedniki w świecie materii.
Pod koniec XX wieku naukowcom w CERN udało się nawet otrzymać cały antyatom.
W momencie, gdy dojdzie do spotkania cząstki i odpowiadającej jej antycząstki dochodzi do anihilacji. Cała masa cząstek spoczynkowa zostaje przekształcona w energię.
Przez długi czas sądzono, że elektron, proton i neutron to jedyne cząstki elementarne. Dzisiaj trzymając się ściśle definicji cząstki elementarnej mówiącej o ich braku struktury wewnętrznej należałoby wyróżnić tylko trzy rodziny cząstek elementarnych: kwarki, leptony i bozony przenoszące oddziaływania.
Niemniej jednak ze względów historycznych oraz tego, że składniki nukleonów, czyli kwarki, nie mogą występować samodzielnie, protony i neutrony oraz mezony też często zalicza się do rodziny cząstek elementarnych.
Kwarki są składnikami hadronów, czyli cząstek oddziałujących silnie. Charakteryzują się tym, że mają ułamkowe ładunki elektryczne. Można wyróżnić sześć odmian zapachu kwarków: dolny, górny, dziwny, powabny, szczytowy i spodni. Ponadto kwarki występują w trzech odmianach koloru: czerwonym, zielonym i niebieskim. Kwarki mogą oddziaływać zarówno silnie jak i słabo.
Zarówno proton jak i neutron składa się z kompletu trzech kwarków.
Natomiast mezony uczestniczące w oddziaływaniach silnych zbudowane są z par: kwark - antykwark.
Mezony mogą być obdarzone jednostkowym ładunkiem ujemnym, dodatnim lub mogą być w ogóle pozbawione ładunku. Do rodziny mezonów należą: piony i kaony.
Rodzinę leptonów można podzielić na sześć rodzajów:
- elektron
- mion
- taon
- neutrino elektronowe
- neutrino mionowe
- neutrino taonowe i odpowiadające im antycząstki.
Wszystkie leptony podlegają wyłącznie oddziaływaniom słabym.
Jak wcześniej zostało wspomniane do cząstek elementarnych zalicza się również bozony przenoszące oddziaływania . Są to:
- fotony - nośniki oddziaływań elektromagnetycznych
- gluony - nośniki oddziaływań silnych
- bozony wektorowe pośrednie - związane ze słabym oddziaływaniem
- grawitony - nośniki oddziaływań grawitacyjnych
Wymienione rodziny cząstek obecnie odpowiadają naszemu pojęciu na temat cząstek elementarnych. Być może jednak odkrycia kolejnych lat pozwolą zidentyfikować jeszcze mniejsze "cegiełki" materii, a być może klasyfikacja tych cząstek jest już ostateczna.
