Согласно стандартной модели, принятой в физике элементарных частиц, все вещество Вселенной состоит из 12 фундаментальных неделимых частиц: шести кварков и шести лептонов, а взаимодействие между ними обеспечивают элементарные частицы, отвечающие за создание полей. Их называют калибровочными бозонами
Кварки — частицы, из которых состоит ядро атома. Существование кварков было постулировано в 1964 году американским физиком Мюрреем Гелл-Манном. Название он позаимствовал из романа ""Поминки по Финнегану" Джеймса Джойса. В зависимости от заряда и массы кварки делятся на нижние, верхние, странные, очарованные, прелестные и истинные.
Лептоны, в свою очередь, формируют электронную оболочку атома. Первый лептон — электрон — открыл в 1897 году английский физик Джозеф Томсон во время эксперимента по изучению катодных лучей. Впоследствии ученым стали известны мюон, тау-лептон, а также электронное, мюонное и тау-лептонное нейтрино.
Калибровочные бозоны делятся по видам взаимодействия. Электромагнитное поле формирует фотон. Заслуга открытия этого бозона принадлежит в большей степени Альберту Эйнштейну, объяснившему в 1905 году явление фотоэффекта с помощью "световых квантов". За сильное поле, которое связывает нейтроны и протоны в ядре атома, отвечает глюон. Слабые поля создаются W- и Z-бозонами. Это единственный вид взаимодействия, в который вступают нейтрино.
Стандартная модель не учитывает гравитационное взаимодействие, поскольку оно пренебрежимо мало в атоме. Тем не менее ученые предполагают, что у такого взаимодействия, как и у остальных трех, также есть свои кванты-переносчики. В 1930-х годах для обозначения этих гипотетических частиц был предложен термин гравитон. Однако пока физикам не удалось ни теоретически обосновать, ни физически обнаружить их. Другой возможно существующей частицей является знаменитый бозон Хиггса, который с легкой руки нобелевского лауреата Леона Ледермана называют "частицей бога". Без его существования Стандартная модель не может считаться окончательно подтвержденной. Эксперименты по нахождению бозона на Большом электрон-позитронном коллайдере в 2001 году окончились неудачей, и теперь ученые возлагают надежды на запуск Большого адронного коллайдера.