Uma primeira ideia é importante reter: as coisas que digo de seguida são referentes às partículas possíveis no universo e não ao que existe à nossa volta. Isto quer dizer que todas as partículas e nomenclaturas que existem referem-se aos estados da energia-matéria possíveis em todo o universo, mas neste nosso cantinho a que chamamos Terra e em todo o espaço seu circundante não existem a maior parte das partículas e das formas de matéria previstas pela Física de Partículas.

Um dos maiores esforços desta ciência foi a de catalogar e ordenar as partículas todas que podem ser formadas nas mais diversas reacções. Este trabalho ainda não está bem completo, pois, apesar de já se ter construido o Standard Model (Modelo Standard), ainda há falhas nas teorias e partículas por descobrir.

Assim os físicos organizaram as partículas já descobertas, por exemplo, segundo as forças e campos a que estão sujeitas e que as influenciam e segundo o seu spin (momento angular) ou velocidade de rotação.

	

		
		

   
                                Hadrões                          Leptões 
                Bariões                      Mesões            Electrões
      Estáveis              Hiperões             Piões                  Muões
       Protões                 Sigma               Kaões                Tauões
       Neutrões                 Xi                                            Neutrinos
                                    Omega
                                   Lambda
		
	
             					            

Os Hadrões são partículas elementares que interagem segundo a Força Nuclear Forte. Esta é a força que não só mantém os protões e neutrões coesos, formando núcleos atómicos, mas também é responsável pelo comportamento dos hadrões quando partículas de alta energia colidem com os núcleos (ver Aceleradores de Partículas). As outras forças fundamentais naturais (o Electromagnetismo, a Gravidade e a Força Nuclear Fraca) também influenciam o comportamento dos Hadrões.

Todos os Hadrões são Fermiões, ou seja, obedecem ao princípio de exclusão de Pauli e têm spins representando metade de um número inteiro multiplicado por uma constante h.

Os Hadrões são efectivamente formados por quarks, e as suas variedades dependem do tipo de quarks que os formam.

Todos os hadrões, excepto os protões e o neutrões, são instáveis e sofrem degradação formando outros hadrões.

Os Hadrões são agrupados em duas classes: os Bariões e os Mesões.

São uma classe de partículas elementares mais pesadas, que incluem os protões e neutrões (núcleos atómicos estáveis em geral) e os mais pesados e instáveis hiperões (que se degradam até formarem partículas mais estáveis): as partículas lambda, sigma, xi e omega. Estes últimos degradam-se até formarem nucleões.

Estas partículas são Hadrões, ou seja, interagem segundo a Força Nuclear Forte, como já referido atrás.

Os Bariões são constituidos de três quarks e os antibariões (antipartículas dos bariões) são constituidos por três antiquarks.

Os Bariões estáveis são os protões e os neutrões. Os Hiperões são partículas instáveis, ou seja, têm um tempo de vida média muito curto, a partir do qual se transformam em partículas estáveis (protões e neutrões). Estes Hiperões só são originados em colisões de partículas de alta energia com núcleos atómicos.

A lei de conservação dos Bariões, uma lei fundamental da física, diz que em qualquer interacção de partículas elementares, a soma dos bariões permanece sempre constante. Os Bariões são convencionados com o número +1, os antibariões –1 e as partículas que não são bariões 0. No entanto, de acordo com as teorias do campo unificado, o número de bariões por não se conservar a energias extremamente altas ou durante enormes períodos.

Os mesões são os piões e os kaões, que são mais leves que os restantes Hadrões. No entanto os mesões podem ser mais pesados, tendo massas que vão desde uma massa de um protão até três das mesmas.

Os mesões são constituídos por um quark e um antiquark. Por isso têm uma vida média extremamente curta (ver Apêndice - Definições e Conceitos), pois o quark e o antiquark vão aniquilar-se mutuamente.

Estas partículas interagem segundo a Força Nuclear Forte, por isso são Hadrões.

Estas partículas são bosões, ou seja, têm um spin igual a um número inteiro.

Quando um protão colide com outro protão ou com um neutrão, as duas partículas desintegram-se em mesões.

O físico Wolfgang Pauli apresentou a hipótese da existência do neutrino, o que foi de contribuição fundamental para o desenvolvimento da teoria dos mesões.

Qualquer membro da classe das partículas que não interage segundo a Força Nuclear Forte. Assim os leptões interagem com outras partículas através da Força Nuclear Fraca (a força que provoca e controla a degradação radioactiva), da Força Electromagnética e da Força Gravítica.

Estas partículas são fermiões e podem ser neutros electricamente ou terem uma carga eléctrica.

Todos os Hadrões são Fermiões, ou seja, obedecem ao princípio de exclusão de Pauli e têm spins representando metade de um número inteiro multiplicado por uma constante h.

Os leptões parecem não ter qualquer estrutura interna, ao contrário dos hadrões, que são compostos de quarks.

Os leptões são os electrões, os muões, os tauões e os três tipos de neutrinos, cada um associado com os outros três tipos de leptões. Cada uma destas partículas tem uma antipartícula (ver Antimatéria).

Apesar de todos os leptões serem relativamente leves, eles não são iguais. O electrão, por exemplo, tem uma carga negativa e é estável, o que significa que não sofre decomposição até à formação outras partículas elementares. O muão também tem carga negativa, mas tem uma massa 200 vezes maior que a do electrão e decompõe-se até formar outras partículas mais pequenas.

Os diversos leptões distribuem-se também em categorias de fermiões.

                             Fermiões                                         Bosões

       1ª Catg.                  2ª Catg.                  3ª Catg.                       Fotões
      Electrões         Quarks Strange      Quarks Bottom             Partículas W
      Neutrinos         Quarks Charm          Quarks Top                Partículas Z
      Quarks up               Muões                     Taus                        Gravitões
    Quarks down      Muo-Neutrinos       Tau-Neutrino                   
		

Os Bosões são as partículas elementares que têm um spin igual a zero ou a um número inteiro de unidades fundamentais, por exemplo ±0 h ou ±1 h.

Não obedecem ao Princípio de Exclusão como os Femiões (ver Fermião). Este princípio diz que, ao contrário dos Fermiões, vários Bosões se podem encontrar no mesmo estado quântico-mecânico ao mesmo tempo, num átomo. Curiosamente um núcleo de hélio-4 pode ser consierado um Bosão, nestas condições. A baixas temperaturas, um grande número de Bosões podem ocupar o mesmo estado de energia, resultando naquilo que é conhecido como a Condensação de Bose. Os Bosões podem ser Mesões.

Os Bosões incluem todas as partículas suporte das Forças Elementares e os Mesões. Estas são os fotões (suporte da Força Electromagnética), as partículas Z, partículas W, partículas Alpha (suportes da Força Nuclear fraca) e os gravitões (suportes da Força Gravítica).

O Campo de Higgs é, em física das partículas, um campo ou campos de energia onde se consideraria vácuo perfeito noutra análise menos precisa. O campo de Higgs é uma construção teórica do físico britânico Peter W. Higgs, que o desenvolveu para ajudar à compreensão das partículas conhecidas como Bosões Gauge de massa muito elevada sem quebrar as leis de simetria (pelas quais o mundo quântico moderno se rege). O conceito tem sido usado na tentativa de criação da Teoria do Campo Unificado, que iria incorporar todo o conhecimento das interacções da matéria. Bases para este conceito foram encontradas em descobertas de partículas recentes. Um dos campos de Higgs implica a existência do denominado Bosão de Higgs, que seria um bosão sem momento angular intrínseco (spin) e sem carga eléctrica. Esta partícula ainda não foi descoberta.

Parece necessária a existência de um ou mais tipos de partículas e de mais um tipo de interacção. Esta interacção tem pouco a ver com as interacções entre as partículas, mas é essencial para a explicação da criação da massa e da quebra de simetria (teoricamente impossível) que implica a discrepância de valores de massa entre as partículas W (e Z) e os fotões.

Esta partícula necessária associada a este campo é chamada "Bosão de Higgs". Esta partícula ainda não foi descoberta em nenhum acelerador de partículas.

No entanto sabemos que estas partículas têm massa. Como agem e interagem é um puzzle. Espera-se, no entanto, que o novo acelerador do CERN (Laboratório Europeu para a Física Nuclear) "Large Hadron Colider" permita avanços nesta matéria de urgente importância.

Os fermiões são partículas caracterizadas pelo seu momento angular, ou spin.

Os fermiões são quaisquer partículas que obedeçam ao Princípio de Exclusão de Pauli.

Segundo a teoria quântica o momento angular das partículas pode apenas tomar certos valores, que podem ser interios ou fraccionários (com o numerador sempre dividido por 2) múltiplos de uma dada constante, h. Os fermiões têm momentos angulares fraccionários e sempre representando metade de um número inteiro (por exemplo ± h ou ± h). Os fermiões são os electrões, os protões, os neutrões e os leptões (electrões, muões, taus e neutrinos).

De acordo a Teoria do Campo Quântico, a matéria consiste em partículas chamadas fermiões e forças, que são mediadas por partículas chamadas bosões. Segundo o Modelo standard, os fermiões agrupam-se em três categorias, cada uma das quais contendo partículas formadas por certos quarks e leptões. A primeira categoria, que consiste em quarks e leptões de reduzida massa, inclui os quarks up e quark down, os electrões e os neutrinos, assim como as antipartículas correspondentes. As partículas que formam as outras duas categorias não estão presentes na matéria usual, mas podem ser criadas em potentes aceleradores de partículas. Assim, a segunda categoria de fermiões consiste em quarks strange e quarks charm, muões e muo-neutrinos, assim como as respectivas antipartículas. Por fim, a terceira categoria consiste em quarks bottom e quarks top, taus e tau-neutrinos, incluindo também as antipartículas das mesmas.

Há dois tipos de expressões de Mecânica Quântica para a Mecânica Estatística, que correspondem a dois tipos de partículas quânticas: os fermiões e os bosões. A expressão de mecânica estatística, concebida para descrever o comportmento de um grupo de partículas clássicas, é chamada "A Estatística de Maxwell-Boltzmann" (MB). As duas expressões de estatística mecânica são a Estatística de Fermi-Dirac (FD), que se aplicam aos fermiões e a Bose-Einstein (BE), que se aplica aos bosões. Estas expressões são necessárias porque os fermiões e os bosões têm características bastante diferentes.

Os fermiões obedecem ao Princípio de Exclusão de Pauli, que diz que dois fermiões não podem estar no mesmo estado quântico-mecânico (estado de energia) ao mesmo tempo. Neste caso, e curiosamente, um núcleo de hélio-3 também pode ser considerado um fermião.