Trong mô hình chuẩn có 61 hạt sơ cấp.[6]

Hạt sơ cấp

	Loại	Thế hệ	Phản hạt	Màu	Tổng số
Quark	2	3	Đôi	3	36
Lepton	2	3	Đôi	Không	12
Gluon	1	1	Mình	8	8
W	1	1	Đôi	Không	2
Z	1	1	Mình	Không	1
Photon	1	1	Mình	Không	1
Higgs	1	1	Mình	Không	1
Tổng số	61

Fermion

Cấu trúc của spin đồng vị yếu T3, siêu tích yếu YW, và màu tích của mọi hạt sơ cấp mà người ta biết về, quay theo góc pha trộn yếu để cho xem điện tích Q khoảng chừng qua trục đứng. Trường trung hoà Higgs (hình vuông màu xám) phá vớ đối xứng điện yếu và tương tác với hạt khác và cho chúng khối lượng.

Có 12 hạt sơ cấp với spin ½ (được gọi là fermion) trong mô hình chuẩn. Theo định lý spin-thống kê các hạt fermion tuân theo nguyên lý loại trừ Pauli. Từng hạt fermion có phản hạt của mình.

Có thể phân loại các hạt của mô hình chuẩn theo cách tương tác của chúng (có nghĩa là theo chúng nó có loại điện tích nào, như màu tích hay siêu tích yếu). Có sau hương quark (lên (u), xuống (d), duyên (c), lạ (s), đỉnh (t), và đáy (b)), và sáu loại lepton (electron, neutrino electron, muyon, neutrino muyon, tauon, và neutrino tauon). Một đôi của từng hai loại chung với nhau là một thế hệ, và hạt tương ứng với nhau có hoạt động một cách tương tự.

Đặc tính định nghĩa của hạt quark là chúng nó có màu tích, nên tương tác theo tương tác mạnh. Do một hiệu ứng gọi là sự giam hãm màu, các hạt quark luôn (hay ít nhất kể từ ngay sau vụ nổ lớn) dính lại với nhau, và chúng nó cấu thành hạt tổ hợp có màu tích trung hoà (hạt hadron) chứa hay là một hạt quark và một hạt phản quark (cấu thành một hạt meson), hay là ba hạt quark (hạt baryon). Hạt proton và neutron quen thuộc là hai hạt baryon có khối lượng thấp nhất. Các hạt quark cũng có điện tích và spin đồng vị yếu, để chúng nó tương tác với hạt fermion khác theo hai đều tương tác điện từ và tương tác yếu.

Sau hạt fermion ở lại không có màu tích và chúng nó được gọi là lepton. Ba hạt neutrino cũng không có điện tích, nên chỉ có tương tác yếu ảnh hưởng sự vận động của chúng nó, để các hạt ấy rất khó mà phát hiện. Mặt khác, nhờ điện tích của mình, các hạt electron, muyon, và tauon đều có tương tác điện từ.

Từng thành viên của một thế hệ có khối lượng cao hơn hạt tương ứng của thế hệ dưới. Các hạt có điện tích trong thế hệ đầu tiên không phân rã, nên cả vật chất thường làm bằng hạt này. Nói cụ thể, mọi nguyên tử gồm các hạt electron quay trên quỹ đạo xung quanh hạt nhân, cuối cùng làm bằng quark lên và xuống. Mặt khác, mọi hạt có điện tích của thế hệ thứ hai và ba phân rã với chu kỳ bán rã rất ngắn, và chỉ có thể phát hiện chúng trong môi trường năng lượng rất cao. Các hạt neutrino của mọi thế hệ cũng không phân rã, và chúng nó tràn ngập toàn vũ trụ, dù chúng rất ít khi tương tác với vật chất làm bằng hạt baryon.

Boson chuẩn

Sơ đồ tương tác giữa các hạt trong mô hình chuẩn.Những tương tác trong hình này là nền tảng của mô hình chuẩn. Trong mô hình chuẩn, giản đồ Feynman được xây dựng bằng đỉnh này. Hình này không gồm có sự biến cải đến từ tương tác boson Higgs hay sự hoán chuyển giữa các loại neutrino. Điện tích của boson W do hạt fermion mà tương tác với nó xác định. Đỉnh liên hợp (với chiều của mũi tên ngược lại) của mọi đỉnh trong hình cũng tồn tại.

Trong mô hình chuẩn, các hạt boson chuẩn bao gồm những hạt truyền tải ba tương tác cơ bản: lực hạt nhân mạnh, lực hạt nhân yếu, và lực điền từ.

Trong vật lý, tương tác là cách hạt này ảnh hưởng hạt kia. Ở thang vĩ mô, lực điện từ để cho hạt tương tác với nhau qua trường điện và từ, còn lực hấp dẫn để cho hạt có khối lượng tương tác với nhau theo thuyết tương đối rộng của Einstein. Mô hình chuẩn giải thích lực này nổi lên là vì hạt vật chất trao đổi hạt khác, và hạt khác ấy mệnh danh hạt truyền tải lực. Lúc nào một hạt truyền tải lực như thế bị trao đổi giữa hai hạt vật chất thì ở thang vĩ mô kết quả tương đương với một lực ảnh hưởng hai hạt vật chất này, nên ta nói rằng hạt ấy đã truyền tải lực này. Phép tính bằng giản đồ Feynman (đó là hình biểu diễn một cách đồ hoạ những số hạng trong chuỗi nhiễu loạn) dùng hạt truyền tải lực, còn nếu dùng phép tính này để phân tích số liệu thực nghiệm về tán xạ năng lượng cao thì phép tính và số liệu phù hợp với nhau. Tuy nhiên, lý thuyết nhiễu loạn (và khái niệm hạt truyền tải lực) thất bại trong tình hình khác, như sắc động lực học lượng tử năng lượng thấp, những trạng thái liên kết, và các soliton.

Mọi hạt boson chuẩn của mô hình chuẩn có spin bằng 1, nên vì vậy thuộc loại hạt boson. Hiệu quả là hạt boson chuẩn không tuân thủ nguyên lý loại trừ Pauli như hạt fermion. Theo đó những hạt boson (như photon) không có giới hạn lý thuyết trên mật độ không gian (số mỗi đơn vị thể tích) của hạt này. Mô hình chuẩn gồm ba loại boson chuẩn là như sau:

• Photon truyền tải lực điện từ giữa những hạt có điện tích. Hạt photon không có khối lượng và nó do lý thuyết điện động lực học lượng tử mô tả một cách khá tốt.
• Boson chuẩn W+, W-, Z0 truyền tải tương tác yếu giữa những hạt có hương khác biệt (mọi hạt quark và lepton). Hạt này có khối lượng, còn hạt Z có khối lượng cao hơn hai hạt W±. Tương tác yếu do hai hạt W± truyền tải chỉ ảnh hưởng hạt tay trái và phản hạt tay phải. Hơn nữa, hai hạt W± có điện tích +1 và −1 nên tương tác với lực điện từ. Hạt Z trung hoà điện tích tương tác với hai đều hạt và phản hạt tay phải. Ba hạt boson chuẩn cùng với photon làm một nhóm, truyền tải tương tác điện yếu.
• Tám hạt gluon truyền tải tương tác mạnh giữa những hạt có sắc tích (hạt quark). Hạt gluon không có khối lượng. Tám hạt này có thể được nhãn bằng sự phối hợp sắc—phản sắc (như đỏ—phản lam).[nb 1] Vì hạt gluon cũng có sắc tích nên họ cũng tương tác giữa nhau. Hạt gluon và tương tác giữa họ do thuyết sắc động lực học lượng tử mô tả.

Mọi tương tác giữa những hạt trong mô hình chuẩn được tóm tắt trong biểu đồ bên phải.

Boson Higgs

Hạt Higgs là hạt cơ bản vô hướng có khối lượng do Robert Brout, François Englert, Peter Higgs, Gerald Guralnik, C. R. Hagen, và Tom Kibble giả thiết cần phải tồn tại năm 1964, và hạt này là viên gạch cốt lõi của mô hình chuẩn.[7][8][9][10] Hạt này không có spin nội tại, và vì vậy được phân loại là hạt boson (như những boson chuẩn mà có spin nguyên).

Boson Higgs đóng vai trò độc đáo trong mô hình chuẩn vì giải thích vì sao những hạt cơ bản khác, ngoại trừ photon và gluon, có khối lượng. Đặc biệt, boson Higgs giải thích vì sao photon không có khối lượng mà boson W và Z có khối lượng cao. Những khối lượng của các hạt cơ bản và sự khác biệt giữa tương tác điện từ (do photon truyền tải) và tương tác yếu (do boson W và Z truyền tải) rất quan trọng trong nhiều khía cạnh của cầu trúc vật chất vi mô (và vì vậy của vật chất vĩ mô). Trong lý tuyết điện yếu, boson Higgs mang khối lượng cho những hạt lepton (electron, muyon, tauon) và quark. Vì boson Higgs cũng có khối lượng nên hạt này cần phải tương tác với riêng mình.

Boson Higgs có khối lượng rất cao và luôn phân rã ngay sau được sản phẩm ra, nên chỉ có máy gia tốc hạt năng lượng rất cao có thể khám phá nó. Đầu năm 2010, thực nghiệm để xác nhận sự tồn tại và để nghiên cứu tính chất của hạt Higgs bắt đầu tại CERN bằng Máy gia tốc hạt lớn (hay LHC), và thực nghiệm tương tự cũng được thực hiện tại Tevatron của Fermilab đến lúc nó đóng cửa cuối năm 2011. Ngày 4 tháng 7 năm 2012, hai thực nghiệm chính tại LHC (ATLAS và CMS) đều báo cáo một cách độc lập rằng họ tìm thấy hạt mới lạ có khối lượng khoảng chừng &0000000000000125.000000125 GeV/c2 (là khoảng chừng 133 lần khối lượng của proton, cường độ bằng 10−25 kg), "tương đồng với boson Higgs". Dù hạt mới lạ này có nhiều đặc tính giống như Higgs "đơn giản nhất" mà người ta tiên đoán,[11] nhưng họ thừa nhận rằng công việc tiếp theo là cần thiết để kết luận rằng nó thật là boson Higgs, và để biết thực nghiệm ủng hộ loại hạt Higgs nào nhất.[12][13][14][15][16]