Если сравнить состав объектов всех трех областей (мегамир, макромир, микромир), то можно сделать важный вывод: все состоит из элементарных частиц, причем в состав вещества в стабильном состоянии входит всего три вида основных частиц. Это протоны, нейтроны и электроны, а электромагнитное поле состоит из фотонов. Это микромир — область предельно малых, непосредственно не наблюдаемых материальных микрообъектов, размер которых исчисляется в диапазоне от 10-8 до10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с. Это мир от атомов до элементарных частиц.
В отличие от мира крупных тел, или макромира, микромир недоступен непосредственному наблюдению, и для изучения его требуются особые, тонкие методы. Микромир оказался чрезвычайно сложным.
Любое тело, которое в механике рассматривалось как сплошное, при использовании новых методов исследований оказывалось сложной системой громадного числа непрерывно движущихся молекул.
Молекулы оказались состоящими из еще более мелких частиц — атомов, причем в некоторых типах молекул число атомов оказалось очень большим. В свою очередь атомы оказались сложными системами, состоящими из электронов и ядер, а сами ядра — состоящими из различных частиц.
Таким образом, под понятием «микромир» понимается совокупность фундаментальных элементарных частиц и их взаимодействий.
Элементарные частицы — материальные объекты, которые нельзя разделить на составные части. В соответствии с этим определением к элементарным частицам не могут быть отнесены молекулы, атомы и атомные ядра, которые поддаются делению на составные части — атом делится на ядро и орбитальные электроны, ядро — на нуклоны. В то же время нуклоны, состоящие из более мелких и фундаментальных частиц — кварков, нельзя разделить на эти кварки. Поэтому нуклоны относят к элементарным частицам.
В строгом смысле слова элементарные частицы не должны содержать в себе какие-либо другие частицы. Однако далеко не все из наиболее известных элементарных частиц удовлетворяют этому требованию. Было обнаружено, что элементарные частицы могут взаимно превращаться, т.е. не являются «последними кирпичиками» мироздания. В настоящее время уже известны сотни элементарных частиц. И, хотя элементарных частиц очень много, весь наш привычный мир построен всего из трех элементарных частиц, которые были открыты первыми — это электрон, протон и нейтрон.
К элементарным частицам относят также фотон — частицу электромагнитного поля. По современным представлениям вопрос о размерах частиц ставить некорректно. У них нет четкой границы, они как бы размазаны по пространству, и мы можем знать только вероятность нахождения частицы в той или иной области.
Так как все вещество построено из протонов, нейтронов и электронов, а электромагнитное поле — из фотонов, можно утверждать, что основное население микромира состоит из этих четырех частиц.
Однако, это не означает, что остальные частицы не имеют никакого значения. Каждая из элементарных частиц важна на своем месте. Например, мезоны обеспечивают взаимодействие между протонами и нейтронами и удерживают их вместе в ядре. Всепроникающие и почти неуловимые нейтрино образуются при некоторых реакциях, унося часть энергии. Без них эти реакции были бы невозможны.
