基本粒子是宇宙中已知的最小的組成部分，它們被認為是沒有內部結構的。電子可能是最常見的基本粒子，但是描述粒子和幾乎所有力的相互作用的標準物理模型，可以識別10個基本粒子。

電子是原子中帶負電的成分。雖然它們被認為是零維點粒子，但是電子被一系列其他虛擬粒子所包圍，這些虛粒子不斷地忽隱忽現，本質上是電子自身的一部分。一些理論預測，電子有一個輕微的正極和一個輕微的負極，這意味著這個虛擬粒子云應該因此有點不對稱。

如果是這樣的話，電子的行為可能會不同於它的反物質正電子，這可能會解釋許多關於物質和反物質的奧祕。但物理學家們已經反覆測量了電子的形狀，並發現它在他們所知的範圍內是完美的圓形。

這個電子有兩個更重的表親，叫做μ子和τ子。當來自外太空的高能宇宙射線撞擊地球大氣層頂部，產生大量奇異粒子時，就可以產生μ子。由於τ子比電子重3400多倍，因此它更稀有，也更難產生。電子、μ子、τ子和它們所對應的中微子成了一類稱為輕子的基本粒子。

組成質子和中子的夸克是另一種基本粒子。夸克和輕子一起構成了我們所看到的物質。

從前，科學家認為原子是可能存在的最小物體，原子這個詞來自希臘語“atomos”，意思是“不可分割的”。在20世紀之交，原子核被證明是由質子和中子組成的。然後，在整個20世紀50年代和60年代，粒子加速器不斷地揭示出一群奇異的亞原子粒子，如π介子和k介子。

1964年，物理學家默裡·蓋爾曼和喬治·茨威格各自提出了一個模型，該模型可以解釋質子、中子和粒子動物園其他部分的內部運作。存在於質子和中子內部的是被稱為夸克的微小粒子，它們有六種可能的型別：上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、頂夸克、底夸克。

質子由兩個上夸克和一個下夸克組成，而中子由兩個下夸克和一個上夸克組成。上夸克和下夸克是最輕的兩種。因為品質更大的粒子會衰變為品質更小的粒子，所以上下夸克也是宇宙中最常見的粒子，因此，質子和中子構成了我們所知道的大部分物質。

自然界的基本粒子

四種基本的自然力：電磁力、引力、強核力和弱核力，每一個都有一個相關聯的基本粒子。

光子是最著名的，它們攜帶電磁力。膠子攜帶著強核力，與夸克一起存在於質子和中子中。弱力是由兩個基本粒子W和Z玻色子攜帶的，它可以介導某些核反應。

引力在這裡是一個局外人。它沒有被納入標準模型，儘管物理學家懷疑它可能有一個相關的基本粒子，這將被稱為引力子。如果引力子存在，在瑞士日內瓦的大型強子對撞機(LHC)中製造它們是可能的，但根據歐洲核子研究中心的說法，它們將迅速消失在額外的維度中，留下一個原本應該存在的真空區域。到目前為止，LHC還沒有發現引力子或額外維度的證據。

最後，還有希格斯玻色子，它是基本粒子之王，負責賦予所有其他粒子品質。尋找希格斯粒子是科學家們努力完成標準模型目錄的主要工作。2012年，當希格斯粒子最終被發現時，物理學家們歡欣鼓舞，但結果也讓他們陷入了困境。

希格斯玻色子看起來和預測的幾乎一模一樣，但科學家們希望看到更多。眾所周知，標準模型是不完整的，例如，它缺乏對引力的描述。研究人員認為，找到希格斯粒子將有助於提出其他可能取代標準模型的理論。