Les particules élémentaires ou particules fondamentales sont les plus petites matières physiques, avec une échelle inférieure à 10-15 m. La composition de ces éléments reste assez méconnue des scientifiques. D’après la théorie quantique des champs, ce sont des particules d’énergies, caractérisées essentiellement de masse, de moment cinétique et de charge électrique. Les particules élémentaires incluent les quarks et leptons ainsi que les bosons, vecteur de force qui est les supports des interactions élémentaires entre les fermions. Une nouvelle théorie expérimentée en 2012 redéfinit les particules élémentaires en une particule qui ne peut plus être décomposée. Les fermions peuvent être classés en 3 familles de 1re, 2e et 3e génération. La première famille est les particules stables à l’origine de la matière ordinaire, les deux autres familles sont dispersées dans les rayons cosmiques. Le regroupement des quarks et leptons forme les hardons, particules composites sensibles à l’interaction forte. Il existe deux types d’hadron : les baryons et les mésons.
Les bosons vecteurs, support des interactions fondamentales
Les bosons, sous forme de particules de spin, participent à l’interaction fondamentale permettant le regroupement des fermions pour donner des particules composites. Tous les processus physiques résultent de 4 interactions fondamentales : l’interaction gravitationnelle qui est responsable de la pesanteur et des phénomènes astronomiques, l’interaction électromagnétique qui provoque l’électricité, les réactions chimiques et biologiques véhiculées par les photons, l’interaction forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques portés par les gluons et l’interaction faible coupable de la radioactivité portée par les bosons W et Z permettant au soleil de briller. L’interaction forte, faible et électromagnétique relève de la théorie quantique des champs relativistes appelés le modèle standard. Cette théorie explique tous les phénomènes naturels à part la gravitation qui relève de la théorie quantique. On compte 25 particules élémentaires du modèle standard.
