まず、原子核を構成する陽子と中性子は、「アップクォーク」と「ダウンクォーク」からなります。原子核の周囲に存在する「電子」も素粒子の一つです。電子は「レプトン」に分類されています。「レプトン」には電子の相方のような粒子として「電子ニュートリノ」が存在します。また、宇宙線や加速器実験でこれらの粒子に性質の似たより重い素粒子が見つかり、現在では「クォーク」と「レプトン」がそれぞれ6つ発見されています。
しかし、「クォーク」と「レプトン」が存在するだけでは、これらが宇宙を漂うだけで物質は形成されません、物質を形作るには粒子の間に力がはたらく必要があります。現在知られている力は「重力」、「電磁気力」、「強い力」と「弱い力」の4種類です。
「重力」は我々にとって最も身近な力と言っても過言ではないでしょう。星のような重い物体同士が引き合う力です。しかし、未だ非常に軽い素粒子にも重力が働いているかは直接確認されていません。次の電磁気力は電気力と磁力を統合したもので、全ての化学反応は「電磁気力」によって起きています。最後の2つは、それほど身近ではありませんが、「強い力」はクォークの間に働き、陽子や中性子ひいては原子核を形成するのに重要です。「弱い力」は物体が放射線を出して崩壊する際に働く力です。太陽が輝いているのは「弱い力」のおかげなのです。
重力以外の3つの力「電磁気力」、「強い力」と「弱い力」は、「ゲージ粒子」と呼ばれる素粒子を媒介することで働いています。それぞれ、電磁気力を媒介する「光子」、強い力を媒介する「グルーオン」、弱い力を媒介する「Wボソン」と「Zボソン」がこれまでに発見されています。
これら、6つのクォークと6つのレプトンと4つのゲージ粒子に2012年に発見された素粒子に質量を与えるヒッグス粒子を加えた17種類の粒子が「素粒子標準模型」に登場する素粒子です。
しかし、これで素粒子物理学の謎が全て解決したわけではありません。むしろ新たな挑戦への幕開けともいえる時期を素粒子物理学は迎えています。例えば、「ニュートリノ」の質量の起源や、私たちの宇宙に存在していると考えられている「暗黒物質」の正体は「素粒子標準模型」では説明できていません。これらの謎を解決するために世界中の研究者が研究を進めています。