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“任何物质粒子都会与其他物质粒子相互吸引，产生的引力和距离的平方成反比。”
　　　　——艾萨克·牛顿

粒子物理学较其前辈理论“原子理论”能令我们能够更深一步地理解物质和能量的本质。虽然“原子”这个术语直到1803年才被化学家约翰·道尔顿创造出来，但所有物质可以被分解成越来越小的基础结构的思想可以追溯到公元前6世纪。现代粒子物理学，或更恰当的说量子力学的研究直到1838年迈克尔·法拉第发现了阴极射线才正式开始，阴极射线证明了原子——这个在当时科学领域所知最小的物体——实际上是由更小的粒子组成的。

一般来说，量子理论的基础可以被归纳为标准模型，一种把基本粒子分为17种的分类方法：12种费米子，4种矢量玻色子和1种标量玻色子（不是在初等院校中通常所教的质子和中子——这些实际上是由夸克子和不同类的费米子组成的）。和实体物质相关的粒子被分类为费米子（有半整数自旋），与力相关的粒子被分类为玻色子（有整数自旋）。基于这17种基本粒子，成百上千的其他种类的复合基本粒子可以被创造出来。

虽然许多粒子物理学家相信仍然还有一些更伟大的认知等待着我们发掘，粒子物理的研究已经表明把铅转换成金是可能的（虽然这样做并不经济），并且像暗物质和万有理论这些科幻小说世界中的幻想可能实际上存在。