Według Modelu Standardowego mamy dwa rodzaje składników materii: leptony i kwarki. Nie wiemy czy cząstki te mają strukturę wewnętrzną i nie znamy możliwości ich podziału na części składowe.


Leptonu nie czują oddziaływań silnych i można je obserwować jako pojedyncze cząstki. Do leptonów zaliczamy: elektron - e, mion - m, taon - t, neutrino elektronowe - n_e, neutrino mionowe - n_m i neutrino taonowe - n_t. Ostatnią z tych cząstek - neutrino taonowe przewidziane teoretycznie dużo wcześniej, odkryto dopiero w 2000 roku. Leptony mogą istnieć bez towarzystwa innych cząstek. Elektron, mion i taon mają takie same ładunki ujemne (jest to ładunek elementarny). Mion ma masę 200 razy większą od elektronu, a taon ponad 3000 razy większą od masy elektronu.
Neutrina nie mają ładunku i przez bardzo długi czas sądzono, że nie mają masy spoczynkowej. Ostatnie badania udowodniły, że jednak posiadają bardzo małą masę, około milion razy mniejszą od masy elektronu (szacuje się ją w zakresie od 0,7x10^-37kg do 5,3x10^-37kg). Neutrina są produkowane w różnych rozpadach, na przykład w rozpadzie neutronu na proton, elektron i antyneutrino lub w reakcji termojądrowej zachodzącej w jądrach gwiazd. Właśnie dokładna obserwacja rozpadów radioaktywnych doprowadziła do powstania hipotezy istnienia neutrin. Poruszają się z prędkościami bliskimi prędkości światła. Są to cząstki bardzo przenikliwe, przez Ziemię przechodzą jak przez masło, bez zderzenia i oddziaływania. Z każdego strumienia zawierającego 10¹² neutrin przechodzących przez Ziemię tylko jedno zostaje pochłonięte, reszta biegnie dalej. Oszacowano, że w ciągu sekundy przez każdy centymetr kwadratowy naszego ciała przechodzi sześćdziesiąt miliardów neutrin! Najprawdopodobniej we Wszechświecie jest ich bardzo dużo ale nie umiemy oszacować ich liczby ani oszacować ich łącznej masy. Ponieważ neutrino są obarczone masą to "oscylują", czyli w locie zmieniają się w inną odmianę neutrin, przykładowo neutrina elektronowe mogą zamieniać się na minowe lub taonowe i odwrotnie.


Istnieje sześć rodzajów kwarków (czasami mówi się o sześciu różnych zapachach kwarków): górny - u (up), dolny d (down), powabny - c (charm), dziwny - s (strange), szczytowy zwany inaczej prawdziwy t (top) i denny zwany inaczej piękny - b (bottom). Fizycy łączą je w pary: górny/dolny, powabny/dziwny, szczytowy/dennym. Pierwsza para jest najlżejsza, a trzecia najcięższa. Kwark górny ma masę 4 razy większą od elektronu, dolny 10 razy większą, powabny 1500 razy większą, dziwny 190 razy, prawdziwy (szczytowy) 340 tysięcy razy, a piękny (denny) 8 tysięcy razy większą jak masa elektronu.
Kwarki posiadają ładunek elektryczny ułamkowy równy 2/3 lub -1/3 ładunku elektronu (elementarnego). Posiadają oprócz tego inny typ ładunku zwany ładunkiem kolorowym lub krótko kolorem, który jest źródłem silnego oddziaływania jądrowego, wiążącego kwarki w cząstkach i spajające jądra atomowe. Kolor jest niewidoczny. Kolory są trzy (czerwony, zielony i niebieski), a więc w rzeczywistości zamiast sześciu występuje aż osiemnaście naładowanych różnymi kolorami ładunków. Kwarków swobodnych nie obserwujemy ponieważ siła oddziaływania swobodnych kwarków roście wraz z odległością. Ale co jest zaskakujące w bardzo małych odległościach kwarki zachowują się inaczej. Gdy zbliżamy się coraz bardziej z odległościami między kwarkami do zera, siły ustają i kwarki stają się swobodne. Mówimy wówczas o zjawisku asymptotycznej swobody. Po raz pierwszy to opisali David Gross, H. David Politzer i Frank Wilczek w 1973 roku, za co dostali nagrodę Nobla z fizyki w 2004 roku. Taką swobodę mają kwarki w hadronach. Hadrony są obojętne kolorowo i tylko takie cząstki mogą istnieć. Przykładem hadronu jest proton i neutron. Masa protonu i neutronu, w przeciwieństwie do makroskopowych cząstek, nie jest sumą mas jego składników. Co szokuje masa kwarków wnosi niecałe 2% do masy protonu czy też neutronu. Pozostała część masy pochodzi, zgodnie z zasadą równoważności Einsteina z energii niezbędnej do utrzymania kwarków w małej objętości (ujemna energia wiązania kwarków).
Cząstki tworzące materię (leptony i kwarki) mają spin połówkowy i są fermionami. Podlegają one zakazowi Pauliego, czyli nie mogą występować jednocześnie w tym samym stanie. Każdy fermion posiada swą antycząstkę - cząstkę antymaterii.
Cząstki będące cegiełkami materii łączą się w trzy rodziny. W każdej z nich znajdują się dwa kwarki i dwa leptony.
Pierwsza rodzina: elektron, neutrino elektronowe, kwarki -górny (up) i dolny (down).
Druga rodzina: mion, neurino mionowe, kwarki - powabny (charm) i dziwny (strange).
Trzecia rodzina: taon, neurino taonowe, kwarki - denny (bottom), zwany też pięknym i szczytowy (top), zwany też prawdziwym.
Cały istniejący wokół nas trwały i stabilny świat jest złożony z cząstek pierwszej rodziny. Na przykład proton składa się z dwóch kwarków górnych i jednego dolnego, a neutron z dwóch dolnych i jednego górnego. Atomy zaś mają protony i neutrony w jądrze, okrążanym przez elektrony. Po co w naturze pozostałe dwie rodziny? Nie wiadomo. Tym bardziej, że własności cząstek drugiej i trzeciej rodziny są niemal dokładnie takie same jak pierwszej. Jedyna różnica to ta, że w kolejnych rodzinach cząstki są coraz cięższe.
Wszystkie rzeczy zbudowane z cząstek należących do dwóch ostatnich rodzin są nietrwałe i rozpadają się w ułamku sekundy. Podejrzewamy, że istniały krótko tuż po Wielkim Wybuchu, a obecnie potrafimy je wyprodukować na moment w laboratoriach.

---