Физика честица је подпоље физике које се бави проучавањем елементарних субатомских честица - честица које чине атоме. Почетком 20. века направљена су многа експериментална открића која су сугерисала да су атоми, за које се веровало да су најмања компонента материје, сачињени од још мањих честица. Осмишљене су нове теорије да би се ово објаснило (као што је Стандардни модел физике честица), дизајнирани су многи нови експерименти (користећи опреме као што су акцелератори честица) и постепено је постало јасно да се честице које чине атоме могу чак и разградити даље. Два примера таквих честица су кваркови и лептони, и док ове врсте честица имају много заједничког, њихове разлике су често оштре.
Кваркови и Лептони су и основне честице
Тренутно се верује да су кваркови (названи добитником Нобелове награде Мурраи Гелл-Манн након цитата у књизи "Финнеган'с Ваке" Јамес Јоицеа) и лептони најтемељније честице које постоје; односно не могу се раставити на даље саставне честице. Кваркови и лептони такође нису сами по себи честице; него се односе на породице честица, од којих свака садржи шест чланова. Породица кваркова састоји се од горе, доле, горе, одоздо, шарма и необичних честица, док лептони се састоје од електрона, електронског неутрина, миона, мионског неутрина, тау и тау неутрина честице. Постоје и античестице повезане са сваком честицом, античестица је огледало супротно од одговарајуће честице (нпр. Има супротно пуњење).
Лептони имају целобројну наплату; Кваркови имају делимичну наплату
Лептони имају електрично наелектрисање било једне основне наелектрисане јединице (дефинисано као наелектрисање једног електрон), у случају електрона, муона или тау, или без наелектрисања, у случају одговарајућег неутрино. С друге стране, кваркови имају делимична наелектрисања (+/- 1/3 или +/- 2/3, у зависности од кварка). Када се ови кваркови групишу, збир њихових набоја увек се збраја са целобројним набојем. На пример, ако су два горња кварка и један доњи кварк (са наелектрисањима од +2/3 и -1/3, респективно) груписани, збир набоја се збраја на +1 и ствара се нова честица. Ова нова честица је протон, једна од главних компоненти атомског језгра.
Лептони могу да постоје слободно; Куаркс Цаннот
Иако сви кваркови имају делимични набој, кварк никада неће слободно постојати у природи; ово је због основне силе познате као „јака сила“. Јака сила, која посредује честице које носе силу назване глуони, делују у језгру атома и задржавају кваркове који су привучени једном други. Сила између кваркова расте како се раздвајају, осигуравајући да слободни кварк никада не буде откривен. Подручје проучавања посвећено интеракцији између кваркова и глуона назива се квантна хромодинамика (КЦД). Лептони су, с друге стране, врло „независне“ честице и могу се изоловати.
Кваркови и лептони су подложни различитим основним силама
У природи постоје четири основне силе: јака сила (која држи атомска језгра и кваркове заједно), слаба сила (која је одговорна за радиоактивног распада), електромагнетне силе (која помаже у одржавању атома заједно) и гравитационе силе (која делује на било који предмет са масом или енергијом у универзум). Кваркови су подложни свим основним силама; лептони су, с друге стране, подложни свим силама, осим јакој сили. То је зато што јака сила има врло мали домет, обично мањи од атомског језгра; стога је јака сила углавном ограничена на ово подручје. Слабе, електромагнетне и гравитационе силе, с друге стране, могу деловати на много већој удаљености од јаке силе.