Адроны
Адроны — самый большой класс элементарных частиц. Все адроны участвуют в сильном взаимодействии, как и во всех остальных видах взаимодействий. Данные частицы состоят из кварков, наиболее известные из них — нейтрон и протон. Адроны, состоящие из кварка и антикварка, называют мезонами. Барионы — адроны, в состав которых входит три кварка.
К адронам также относятся: К-мезоны, гипероны и другие частицы. Все адроны, за исключением нейтрона, нестабильны, они распадаются. Резонансами называют адроны, распадающиеся за счет сильного взаимодействия. Кварки и адроны могут принимать участие во всех взаимодействиях, лептоны не участвуют в сильном взаимодействии.
Фундаментальные частицы
Помимо адронов существуют бесструктурные частицы — лептоны, кварки, фотоны и некоторые другие. Их называют фундаментальными, среди них известно 6 кварков и 6 лептонов. Все они имеют спин ½ и являются фундаментальными фермионами, их разделяют на три группы — поколения, в каждом из них 2 лептона и 2 кварка.
Лептоны
Лептонами называют группу точечных бесструктурных частиц, не участвующих в сильном взаимодействии. Существует три пары лептонов: электрон и электронное нейтрино, мюон и мюонное нейтрино, а также тау-лептон и тау-лептонное нейтрино. Причина существования трех пар лептонов неясна.
Каждая пара характеризуется своим лептонным квантовым числом, которое еще называют лептонным ароматом. Лептонные квантовые числа (ароматы) сохраняются во всех наблюдаемых реакция и распадах. У электрона и электронного нейтрино, мюона и мюонного нейтрино, тау-лептона и тау-нейтрино это число равно +1, у антилептонов знаки лептонных чисел противоположны.
Электрон и нейтрино стабильны, тау-лептон и мюон нестабильны, они распадаются на более легкие частицы. Мюон, электрон и тау-лептон имеют один и тот же отрицательный заряд, но их массы различны. Нейтрино электрически нейтральны и обладают нулевой или очень малой массой.
Фермионы
К частицам первого поколения относятся u и d кварки, а также электрон. Из них состоит вся наблюдаемая материя, кварки u и d входят в состав нуклонов, из нуклонов состоят ядра атомов. Атомы образуют ядра с электронами на орбитах. Фермионы обладают полуцелым спином (1/2, 3/2, 5/2) и подчиняются статистике Ферми-Дирака, согласно которой в состоянии с определенным набором квантовых чисел может находиться только один фермион данного типа.
Бозоны
Существуют частицы со спином 1, это фотон, глюон, бозоны Z и W, а также со спином 2 (гравитон), их называют фундаментальными бозонами. Бозоны выполняют роль переносчиков взаимодействий. Частицы обмениваются бозонами в процессе различных фундаментальных взаимодействий — сильном, слабом, гравитационном и электромагнитном.