Στοιχειώδες σωματίδιο

Ένα στοιχειώδες σωματίδιο είναι ένα σωματίδιο που δεν έχει εσωτερική δομή, δεν αποτελείται δηλαδή από άλλα σωματιδία. Τα στοιχειώδη σωματίδια αποτελούν τα δομικά υλικά όλων των άλλων σωματιδίων.

Τα στοιχειώδη σωμάτια χωρίζονται σε δυο κατηγορίες:

• Τα φερμιόνια, σωματίδια που συμμετέχουν στη δομή της ύλης. Αυτά είναι τα κουάρκ και τα λεπτόνια.
• Τα μποζόνια, σωματίδια-φορείς των δυνάμεων. Αυτά είναι το φωτόνιο (ηλεκτρομαγνητική δύναμη), τα W και Z μποζόνια (ασθενής δύναμη), το γλοιόνιο (ισχυρή δύναμη) και το υποθετικό βαρυτόνιο (βαρυτική δύναμη).

Σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό, τα αδρόνια (όπως το πρωτόνιο, το νετρόνιο και το πιόνιο), δεν θεωρούνται στοιχειώδη σωμάτια αφού σήμερα ξέρουμε ότι έχουν δομή και συγκεκριμένα σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο, αποτελούνται από κουάρκ τα οποία θεωρούνται τα "πραγματικά" στοιχειώδη σωμάτια, τα έσχατα δηλαδή δομικά στοιχεία της ύλης. Καθώς όμως τα κουάρκ δεν έχουν ελεύθερη κατάσταση, αρκετοί όταν αναφέρονται σε στοιχειώδη σωμάτια εννοούν και τα αδρόνια. Όχι με την έννοια ότι δεν έχουν δομή, αλλά με την έννοια ότι δεν μπορούν να χωριστούν στα συστατικά τους. Αρκετοί διατηρούν έτσι την ιστορική ονομασία "στοιχειώδη" για τα αδρόνια, σε αναλογία με τα άτομα: παρόλο που σήμερα γνωρίζουμε ότι τα άτομα μπορούν να διασπαστούν, για τις χημικές αντιδράσεις ο χαρακτηρισμός "άτομα" είναι επιτυχημένος.

Ο κλάδος της φυσικής που ασχολείται με τη θεωρητική αντιμετώπιση των προβλημάτων που αφορούν τα στοιχειώδη σωματίδια, είναι η Σωματιδιακή φυσική. Η πειραματική διαδικασία απαιτεί πολύπλοκα και δαπανηρά συστήματα, και βασίζεται κυρίως στους επιταχυντές σωματιδίων, όπου με την επιτάχυνση διάφορων τύπων σωματιδίων και τη σύγκρουση μεταξύ τους, μπορούμε να τα "σπάσουμε" στα πιο στοιχειώδη τους μέρη, μελετώντας έτσι τη δομή της ύλης αλλά και ανακαλύπτοντας νέα σωματίδια. Για να επιτυχθεί αυτό, στα επιταχυνόμενα σωματίδια προσφέρονται τεράστια ποσά ενέργειας.