Ἐν ἀρχῇ …
Το σύμπαν μας δημιουργήθηκε πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια με μια έκρηξη ενέργειας που ονομάζουμε Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). Μέσα σε ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου η περισσότερη από αυτήν την ενέργεια μετατράπηκε σε ίση ποσότητα ύλης και αντιύλης. Το μεγαλύτερο ποσό τους αλληλοεξουδετερώθηκε σχηματίζοντας πάλι ενέργεια, ενώ μια ποσότητα ύλης επέζησε -χωρίς να γνωρίζουμε την αιτία- και σταδιακά οδήγησε στον σχηματισμό των αστεριών, των γαλαξιών και των ανθρώπων.
Το οξυγόνο που αναπνέουμε και ο άνθρακας του σώματός μας σχηματίστηκαν στα αστέρια πριν από τουλάχιστον 5 δισεκατομμύρια χρόνια, περίπου την εποχή που σχηματιζόταν και η Γη μας.
Το υδρογόνο και το ήλιο είναι ακόμα αρχαιότερα φυσικά στοιχεία.
Στις αρχές του 20ού αιώνα ανακαλύψαμε ότι τα άτομα των φυσικών στοιχείων έχουν μια πλούσια εσωτερική δομή. Ενώ το άτομο είναι κυρίως ένας άδειος χώρος, έχει στο κέντρο του έναν πυκνό, συμπαγή πυρήνα, που είναι υπεύθυνος για όλη σχεδόν την μάζα του ατόμου, και φέρει θετικό ηλεκτρικό φορτίο.
Ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Στις εξωτερικές περιοχές του ατόμου υπάρχουν αρνητικά φορτισμένα, ελαφρά σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια.
Αυτή η σχετικά απλή εικόνα της δομής του κόσμου δεν επέζησε για πολύ. Οι εξελίξεις στις μεθόδους ανίχνευσης σωματιδίων επιτάχυναν την ανακάλυψη νέων σωματιδίων και διευκόλυναν την μελέτη των ιδιοτήτων τους.
Ήδη την δεκαετία του 1960 είχαν ανακαλυφθεί περισσότερα από 100 νέα σωματίδια. Μάλιστα βρέθηκε ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια είχαν εσωτερική δομή. Ήταν επιτακτική ανάγκη να μπει μια τάξη στο χάος.
Η ομαδοποίηση βασίστηκε σε τρεις οικογένειες θεμελιωδών ή στοιχειωδών (που δεν έχουν εσωτερική δομή) σωματιδίων :
- Στα λεπτόνια, στα οποία ανήκουν στοιχειώδη σωματίδια, όπως το ηλεκτρόνιο.
- Στα κουάρκς, που ενώνονται σε διάφορους συνδυασμούς σχηματίζοντας σωματίδια, όπως το πρωτόνιο και το νετρόνιο.
- Στους “μεσολαβητές” των δυνάμεων μεταξύ των στοιχειωδών σωματιδίων.