Una particella elementare è un costituente elementare della materia; l’insieme delle particelle elementari è oggetto di studi e di variazioni continue, che ne rende mutevole la classificazione. Fino al secolo scorso, si consideravano ancora indivisibili le molecole e gli atomi. Dopo la scoperta dell’elettrone, avvenuta solo alla fine del XIX sec., il numero delle cosiddette particelle elementari è continuamente aumentato. All’inizio degli anni ’30 le particelle considerate fondamentali individuate erano quattro: il neutrone, il protone, l’elettrone e il fotone. Da allora, grazie agli acceleratori di particelle, il numero di particelle osservate, direttamente o indirettamente, è andato aumentando (oggi sono circa 200). Agli inizi degli anni ’60 venne proposta l’ipotesi che alcune particelle, tra cui il neutrone e il protone, fossero a loro volta costituite da altre particelle (i quark), difficilissime da osservare. I quark sono le particelle che costituiscono gli adroni (cioè le particelle elementari che possono causare un’interazione forte, per esempio i protoni). I quark non sono mai stati identificati liberi e si ritiene che siano trattenuti all’interno degli adroni da forze che non decrescono con la distanza. Grazie agli acceleratori di particelle si sono scoperti sei quark; per ogni quark esiste un antiquark con carica elettrica opposta (e con un’altra proprietà opposta, la cosiddetta stranezza). Infine, ci si è resi conto che ogni quark può esistere in tre stati diversi.
Le particelle elementari sono raggruppate in famiglie.
La prima famiglia riunisce le particelle che trasportano le forze fondamentali (il fotone che trasporta la forza elettromagnetica, il gluone che trasporta la forza nucleare forte, i bosoni intermedi che trasportano la forza nucleare debole e il gravitone che trasporta la forza gravitazionale).
La seconda famiglia è quella dei leptoni (l’elettrone, il neutrino, il muone e la particella tau). I leptoni interagiscono attraverso la forza debole e attraverso quella elettromagnetica, hanno masse relativamente piccole o quasi nulle (come i neutrini) e sono particelle fondamentali, cioè non ulteriormente divisibili.
La terza famiglia è quella degli adroni. Gli adroni interagiscono attraverso l’interazione nucleare forte e sono suddivisi in mesoni (pioni, kaoni e particelle eta) e barioni (nucleoni, particelle lambda, sigma e xi). Come detto, gli adroni sono a loro volta costituiti da quark e non sono quindi particelle fondamentali.
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