I elementærpartikkelfysikken studeres teoretisk og eksperimentelt naturens byggestener og de kreftene som virker mellom dem. Den enkleste modellen som så langt er forenlig med alle eksperimentelle observasjoner kalles Standardmodellen (SM), eller den Minimale Standardmodellen (MSM). Det ligger i det siste navnet at det også finnes utvidelser av SM. Grunnen til dette er at SM er beheftet med et antall svakheter som gjør at de fleste som arbeider innen elementærpartikkelfysikk ikke har tro på at SM er den endelige teori. Disse meget interessante forhold skal vi imidlertid bare i liten grad berøre i denne artikkelen. Andre norske populære fremstillinger av partikkelfysikk kan finnes i ref.[2]. Populære fremstillinger av forhold og fenomener i grenseland mellom partikkelfysikk og astrofysikk kan finnes i ref.[3]. For en populær fremstilling av elementærpartikkelfysikken og dens historie, se ref. [4].
Standardmodellens byggestener er kvarker og leptoner. For
oppbygging av verden omkring oss trengs to kvarker og to leptoner.
Dette viser seg
også å være de letteste kvarkene og leptonene. De to
kvarkene benevnes u og d, mens de to leptonene er
elektronet, e, og elektron-nøytrinoet,
. Det finnes flere kvarker
og leptoner. Dette kommer vi tilbake til.
Med u og d kvarkene kan vi bygge de lette baryoner (partikler med halvtallig spinn bestående av tre kvarker) og mesoner (partikler med heltallig spinn bestående av en kvark og en antikvark). Kvarkene er selv fermioner (spinn 1/2). I enheter av protonladningen har u elektrisk ladning +2/3 mens d har ladning -1/3. Kvarkstrukturen til velkjente partikler som nukleonene er: protonet: p=|uud;SPMgt; og nøytronet: n=|udd;SPMgt;. Med andre ord ser vi at vi med u og d-kvarkene og elektronet kan bygge opp atomer, og derved hele det periodiske system, det vil si alt som omgir oss. Introduksjoner til kvarkmodellen der disse forhold er beskrevet i stor detalj kan finnes i mange introduksjonstekster til partikkelfysikk [5]. I denne artikkelen fokuseres det på kvarkenes og leptonenes elektrosvake vekselvirkning. Kvarkenes sterke vekselvirkning, som feltteoretisk beskrives i kvantekromodynamikken (QCD), skal vi bare i liten grad komme inn på.