基本粒子与探测：反粒子与对应粒子具有相同质量和相反相关量子数

带电粒子的轨迹弯曲可用于估计其动量。量能器通过吸收粒子能量产生可测信号。粒子寿命能够通过衰变长度和速度关系推算。高碰撞能量有助于探测更小的空间尺度。更高能量并不保证每次碰撞都产生新粒子。虚粒子是微扰计算中的内部量子贡献。虚粒子不能简单当作短暂借来能量的实物。

标准模型按量子性质组织已知的基本粒子。夸克与轻子是标准模型中的物质粒子类别。电子属于轻子而不是由夸克组成的粒子。质子和中子由夸克及胶子构成复杂系统。上夸克与下夸克是普通核物质的重要组分。夸克具有通常所说的分数电荷性质。自由夸克尚未以孤立粒子的形式被直接观测。

对称性在粒子分类和守恒规律中作用重要。诺特定理联系连续对称性与相应守恒量。宇称变换对应空间坐标的镜像反演操作。弱相互作用中可以出现宇称不守恒现象。电荷共轭与宇称组合也可能发生微小破缺。暗物质的具体粒子身份尚未得到确定。标准模型尚未完整纳入引力的量子描述。发现新粒子要求排除背景涨落等其他解释。

粒子与反粒子湮灭可把静止能转为其他粒子能量。湮灭不是物质能量从宇宙中彻底消失。成对产生需要满足能量与动量守恒条件。光子是电磁相互作用的媒介粒子。弱相互作用参与某些粒子衰变和核转变。带电弱玻色子与中性弱玻色子具有较大质量。中微子只通过很弱的相互作用影响普通物质。