Στοιχειώδες σωματίδιο

Κατά τη Σωματιδιακή Φυσική στοιχειώδες σωματίδιο χαρακτηρίζεται το μικρότερο δομικό σωματίδιο της ύλης που έχει ανακαλυφθεί και που δεν διαιρείται περαιτέρω, τουλάχιστον με τα σημερινά δεδομένα σε ακόμη μικρότερα. Συνεπώς ένα στοιχειώδες σωματίδιο είναι ένα σωματίδιο που δεν έχει εσωτερική δομή, δεν αποτελείται δηλαδή από άλλα σωματίδια. Τα στοιχειώδη σωματίδια αποτελούν τα δομικά υλικά όλων των άλλων σωμάτιων (υποατομικών).

Σύνοψη των σωματιδίων και των δυνάμεων της σωματιδιακής φυσικής

Τα στοιχειώδη σωματίδια, για τη πληρέστερη μελέτη τους, κατατάχθηκαν σε δυο κύριες κατηγορίες:

• Τα σωματίδια δομής, τα φερμιόνια, που συμμετέχουν στη δομή της ύλης (αυτά είναι τα κουάρκ και τα λεπτόνια), και στα
• Τα σωματίδια φορείς, που είναι μποζόνια, και είναι φορείς των δυνάμεων. Αυτά είναι το φωτόνιο (ηλεκτρομαγνητική δύναμη), τα W και Z μποζόνια (ασθενής αλληλεπίδραση), το γκλουόνιο (ισχυρή αλληλεπίδραση) και το υποθετικό βαρυτόνιο (βαρυτική δύναμη).

Σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό, τα αδρόνια, (συνδυασμοί κουάρκ), όπως π.χ. το πρωτόνιο, το νετρόνιο και το πιόνιο, δεν θεωρούνται στοιχειώδη σωμάτια αφού σήμερα ξέρουμε ότι έχουν δομή και συγκεκριμένα σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο, αποτελούνται από κουάρκ τα οποία θεωρούνται τα "πραγματικά" στοιχειώδη σωμάτια, τα έσχατα δηλαδή δομικά στοιχεία της ύλης. Καθώς όμως τα κουάρκ δεν έχουν ελεύθερη κατάσταση, αρκετοί όταν αναφέρονται σε στοιχειώδη σωμάτια εννοούν και τα αδρόνια. Όχι με την έννοια ότι δεν έχουν δομή, αλλά με την έννοια ότι δεν μπορούν να χωριστούν στα συστατικά τους. Αρκετοί διατηρούν έτσι την ιστορική ονομασία "στοιχειώδη" για τα αδρόνια, σε αναλογία με τα άτομα: παρόλο που σήμερα γνωρίζουμε ότι τα άτομα μπορούν να διασπαστούν, αν και για τις χημικές αντιδράσεις ο χαρακτηρισμός "άτομα" είναι επιτυχημένος.

Ο κλάδος της φυσικής που ασχολείται με τη θεωρητική αντιμετώπιση των προβλημάτων που αφορούν τα στοιχειώδη σωματίδια, είναι η Σωματιδιακή Φυσική. Η πειραματική διαδικασία απαιτεί πολύπλοκα και δαπανηρά συστήματα, που βασίζεται κυρίως στους επιταχυντές σωματιδίων, όπου με την επιτάχυνση διάφορων τύπων σωματιδίων και τη σύγκρουση μεταξύ τους, μπορούμε να τα "διασπάσουμε" στα πιο στοιχειώδη τους μέρη, μελετώντας έτσι τη δομή της ύλης αλλά και ανακαλύπτοντας νέα σωματίδια. Για να επιτυχθεί όμως αυτό, στα επιταχυνόμενα σωματίδια παρέχονται τεράστια ποσά ενέργειας.