Hạt sơ cấp (
tiếng Anh: elementary particle) hay còn gọi là hạt cơ bản, là các
hạt hạ nguyên tử không có các cấu trúc phụ, không được cấu tạo từ những hạt khác.
[1] Vì thế hạt sơ cấp được coi là tồn tại như một hạt nguyên vẹn, đồng nhất, không thể tách thành các phần nhỏ hơn. Cho đến thời điểm hiện tại các hạt được cho là sơ cấp bao gồm: Các loại "
hạt vật chất" và "hạt
phản vật chất"
thuộc họ fermion (
quark,
lepton,
phản quark và
phản lepton), "các hạt lực" làm trung gian tương tác giữa các hạt fermion thuộc họ
hạt boson (
gauge bosons và
Higgs boson). Một hạt chứa hai hoặc nhiều hạt cơ bản là một
hạt tổng hợp.Vật chất chúng ta tiếp xúc hàng ngày bao gồm các nguyên tử, từng được coi là hạt sơ cấp, có nghĩa là "không thể bị chia nhỏ" trong tiếng Hy Lạp mặc dù sự tồn tại của nguyên tử vẫn còn gây tranh cãi cho đến khoảng năm 1910, vì một số nhà vật lý hàng đầu coi các phân tử là ảo ảnh toán học, và cuối cùng là năng lượng của vật chất.
[1][2] Chẳng bao lâu, các thành phần
hạ nguyên tử của nguyên tử đã được xác định. Khi những năm 1930 mở ra, electron và proton đã được phát hiện, cùng với photon, hạt của bức xạ điện từ.
[1] Vào thời điểm đó, sự ra đời gần đây của
cơ học lượng tử đang làm thay đổi hoàn toàn quan niệm về các hạt, vì một hạt dường như có thể bao trùm một trường như một sóng, một nghịch lý vẫn lảng tránh lời giải thích thỏa đáng.
[3][4]Thông qua
lý thuyết lượng tử, các
proton và
neutron đã được tìm thấy có chứa
hạt quark. Các hạt
quark lên và
quark xuống hiện nay được coi là các hạt sơ cấp.
[1] Và trong một phân tử, ba
bậc tự do của electron (
điện tích,
spin,
quỹ đạo) có thể được tách ra thông qua
hàm sóng thành ba
quasiparticles (holon, spinon, orbiton).
[5] Tuy nhiên, một hạt
electron tự do không quay quanh hạt nhân nguyên tử và thiếu chuyển động quỹ đạo, có vẻ như không thể chấp nhận được nhưng vẫn được coi là một hạt cơ bản.
[5]Khoảng năm 1980, trạng thái của một hạt cơ bản lúc đó được coi là cấu thành cuối cùng của chất, sau đó đã bị loại bỏ vì một triển vọng thực tế hơn,
[1] được thể hiện trong
Mô hình chuẩn của vật lý hạt hiện đại, đây là lý thuyết thành công nhất về mặt thực nghiệm của khoa học.
[4][6] Nhiều công trình dựa trên và các lý thuyết ngoài
Mô hình Chuẩn, bao gồm
siêu đối xứng phổ biến, nhân đôi số lượng hạt cơ bản bằng cách đưa ra giả thuyết rằng mỗi hạt được biết đến liên kết với một đối tác "bóng tối" lớn hơn nhiều,
[7][8] mặc dù tất cả các siêu đối tác như vậy vẫn chưa được khám phá
[6][9] Trong khi đó, một trọng lực trung gian boson cơ bản là hạt
graviton vẫn còn là giả thuyết.
[1]