Γιατί μελετούμε
τα σωματίδια
Γιατί είμαστε φτιαγμένοι από αυτά...

...όπως και οτιδήποτε άλλο μέσα στο Σύμπαν!. Σήμερα γνωρίζουμε ότι τέσσερεις βασικοί δομικοί λίθοι είναι αρκετοί για να φτιάξουν όλη τη συνηθισμένη ύλη. Αυτά είναι τα σωματίδια που ονομάζουμε: άνω-κουάρκ (up-quark), κάτω-κουάρκ (down-quark), ηλεκτρόνιο και ηλεκτρονικό νετρίνο (βλέπε επίσης το άρθρο "Στοιχειώδη Σωματίδια").

Τα άνω-κουάρκ και κάτω-κουάρκ είναι βαθειά κρυμμένα μέσα στα πρωτόνια και στα νετρόνια, τα οποία αποτελούν τους πυρήνες των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια γυρίζουν γύρω από τους πυρήνες και σχηματίζουν τα ατόμα, τα οποία με τη σειρά τους φτιάχνουν πιο σύνθετα αντικείμενα. Τα ηλεκτρονικά νετρίνα συμπληρώνουν την οικογένεια, αλλά αλληλεπιδρούν τόσο ασθενικά με την υπόλοιπη ύλη, που είναι σχεδόν απαρατήρητα.
(κάνε κλικ στη φωτογραφία γα να μεγαλώσει)

Η εικόνα αυτή περιέχει ίχνη από σωματίδια που είναι φορείς των ασθενών δυνάμεων. Η ανακάλυψή τους στο CERN το 1982, χάρισε το βραβείο Νομπέλ σε δυο φυσικούς του CERN.		 Τα σωματίδια συγκρατούνται μεταξύ τους 
με τη βοήθεια δυνάμεων

Την "κόλλα" της Φύσης την αποτελλούν οι δυνάμεις. Οι φορείς των δυνάμεων είναι και αυτοί σωματίδια, διαφορετικά όμως από τα σωματίδια που αποτελούν την ύλη. Τα περισσότερα από αυτά τα σωματίδια-φορείς των δυνάμεων έχουν μια πολύ σύντομη ύπαρξη, όσο για να μεταφέρουν την πληροφορία από το ένα σωματίδιο στο άλλο.

Η βαρύτητα, η πιο γνωστή δύναμη, είναι η ασθενέστερη από όλες. Το σωματίδιο-φορέας της είναι το βαρυτόνιο που περιμένει ακόμα την ανακάλυψή του. Στην άλλη άκρη της κλίμακας, βρίσκεται η ισχυρή δύναμη, με σωματίδια-φορείς τα γκλουόνια, υπεύθυνη για το σχηματισμό των πρωτονίων και νετρονίων του πυρήνα από κουάρκ. Μεταξύ αυτών των δυο δυνάμεων βρίσκονται η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, με σωματίδιο-φορέα το φωτόνιο, και η ασθενής δύναμη με φορείς τα βαριά σωματίδια W και Z.
Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη κρατά τα ηλεκτρόνια σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα και συγκρατεί τα άτομα ενωμένα, σχηματίζοντας τα μόρια της χημείας και της βιοχημείας. Η ασθενής δύναμη είναι υπεύθυνη για την ακτινοβολία των αστεριών και για ορισμένες μορφές φυσικής ραδιενέργειας (βλέπε επίσης το άρθρο "Οι Αλληλεπιδράσεις των Στοιχειωδών Σωματιδίων").
Συμπληρώνοντας την εικόνα των σωματιδίων

Στη φύση υπάρχουν άλλες δυο οικογένειες σωματιδίων. Τα σωματίδια τους είναι καθ' όλα όμοια με τα άνω-κουάρκ, κάτω-κουάρκ, ηλεκτρόνια και ηλεκτρονικά νετρίνα, μόνο που είναι πιο βαριά. Αυτά τα σωματίδια εμφανίζονται στη φύση σε περιπτώσεις ακραίων συνθηκών, όπως στα θερμά κέντρα των αστέρων, αλλά επίσης παράγονται και στο CERN. Η συλλογή των σωματιδίων της Φύσης συμπληρώνεται με την αντιύλη, ένα είδος "κατοπτρικού ειδώλου" της συνηθισμένης ύλης.

Το δωμάτιο αυτό, λουσμένο με ακτινοβολία laser, αποτελεί ένα σημαντικό τμήμα ενός από τα πειράματα αντιύλης στο CERN
Φαίνεται ότι δεν υπάρχει αντιύλη στο Σύμπαν σήμερα, πιστεύεται όμως ότι κατά τη Μεγάλη Εκρηξη (Big Bang), όταν γεννιόταν το Σύμπαν, η  ύλη και η αντιύλη υπήρξαν σε ίσες ποσότητες.