在我们的宇宙空间内，有哪些基本粒子？
基本粒子是宇宙中最小的已知构造块。人们认为它们没有内部结构，从理论上研究人员将它们视为零维的点。电子可能是最熟悉的基本粒子，但是描述粒子和几乎所有力的相互作用的物理学标准模型包含10个基本粒子。上图：标准模型电子和相关粒子电子是原子中带负电荷的成分。尽管它们被认为是零维点粒子，但电子本身却被其他虚构的粒子围绕着，这些虚粒子不断地闪烁着存在和消失，它们实际上是电子本身的一部分。
一些理论预测，电子具有一个轻微的正极和一个轻微的负极，这意味着这些虚粒子云应该因此有点不对称。如果是这样的话，电子的行为可能会不同于其反物质正电子，从而有可能解释有关物质和反物质的许多奥秘。但是物理学家已经反复测量了电子的形状，并据所知发现它是完美的圆形，这使它们对反物质之谜失去了一条线索。电子有两个较重的表兄弟，称为μ子和τ子。
当来自外太空的高能宇宙射线撞击地球大气层时，会产生μ 子。τ子比电子重3400倍，甚至更稀有且更难生产。中微子、电子、μ子和τ子构成一类称为轻子的基本粒子。夸克及其古怪的家族构成质子和中子的夸克是另一种基本粒子。夸克与轻子一起构成了我们认为是物质的东西。曾几何时，科学家认为原子可能是最小的物体。这个词来自希腊语“ atomos”，意思是“不可分割”。
在20世纪初，原子核被证明由质子和中子组成。然后，在整个1950年代和60年代，粒子加速器不断揭示出一系列奇特的亚原子粒子，例如Pi介子和K介子。根据加利福尼亚SLAC国家加速器实验室的历史报告， 1964年，物理学家Murray Gell-Mann和George Zweig分别提出了一个模型，该模型可以解释质子，中子和其余粒子的内部工作原理。
质子和中子是由被称为夸克的微小颗粒构成，有六种可能的类型或“味”（术语叫“味”）：上、下、奇、魅，底和顶。费米子是一类基本粒子。它们很小，很轻。费米子可以被认为是物质的组成部分，因为原子是由费米子组成的。保罗·狄拉克（Paul Dirac）将它们命名为费米子，以纪念著名科学家恩里科·费米（Enrico Fermi）。
上图：夸克可以组合成各种符合粒子质子由两个上夸克和一个下夸克组成，而中子由两个下夸克和一个上夸克组成。上下夸克是最轻的夸克。由于质量更大的粒子趋向于分解成质量较小的粒子，因此上下夸克在宇宙中也是最常见的。因此，质子和中子构成了我们所知道的大部分物质。到1977年，物理学家已经在实验室中分离出六个夸克中的五个——上、下、奇，魅和底，但是直到1995年，伊利诺伊州费米实验室国家加速器实验室的研究人员才发现了最后一个夸克，即顶夸克。
与后来搜寻希格斯玻色子的过程一样，寻找它的过程也非常艰难。顶夸克很难产生，因为它比上夸克重约100万亿倍，这意味着制造它的粒子加速器需要更多的能量。力的基本粒子除开上述构成物质的粒子之外，接下来是构成基本力的粒子。自然界的四个基本力：电磁力，重力以及强弱核力，每个都有一个关联的基本粒子。光子是最著名的，它们承载电磁力。
胶子携带强大的核力，并在质子和中子内部束缚夸克。介导某些核反应的弱力由W和Z玻色子两个基本粒子承载。根据欧洲核子研究组织（CERN）的说法，中微子仅能与弱力和重力互动，它们会与这些玻色子相互作用，因此物理学家能够首先使用中微子为其存在提供证据。重力在这里是局外人。尽管物理学家怀疑它可能具有一个相关的基本粒子，这被称为引力子，但它并未并入标准模型。
如果存在引力子，则有可能在瑞士日内瓦的大型强子对撞机（LHC）上制造它们，但根据欧洲核子研究组织（CERN）的描述，它们会迅速消失到其他维度去，而在原地留下一个空白区域。到目前为止，大型强子对撞机还没有发现引力子或额外维度的迹象。玻色子是一种具有整数自旋的粒子。（“ 自旋 ”是分配给质量的亚原子粒子）。
玻色子携带能量。光子是玻色子的一个例子，因为它的自旋为1。玻色子不同于费米子，费米子是组成物质的粒子。玻色子服从Bose-Einstein统计。（这意味着您可以将它们中的两个同时放置在同一位置）。保罗·狄拉克（Paul Dirac）将该类粒子称为“玻色子”，以纪念著名科学家萨特恩德拉·纳斯·玻色（Satyendra Nath Bose）。
上图：模拟显示了在大型强子对撞机中两个质子碰撞时希格斯玻色子的产生。希格斯玻色子迅速衰变为四个μ子，这是一种重电子，未被探测器吸收。介子的轨迹以黄色显示。希格斯玻色子最后是基本粒子之王希格斯玻色子，它负责赋予所有其他粒子以质量。搜寻希格斯玻色子是科学家努力完成其标准模型清单的一项重大工作。当希格斯终于在2012年被发现时，物理学家们欣喜若狂，但结果也使他们陷入困境。
希格斯玻色子的样子与预想的差不多，但科学家们希望了解更多。已知标准模型并不完整；例如，它缺乏对重力的描述，研究人员认为找到希格斯玻色子将有助于指出其他可以取代标准模型的理论。但是到目前为止，它们一无所获。上图：希格斯玻色子与各种基本粒子的互动关系。总结这里只是谈到已经发现了的基本粒子，而非所有基本粒子。
