普通物質和對物質作用的力可以用基本粒子來描述。這些粒子有時被描述為基本的，是因為它們有一個未知的子結構，而且不知道是否由更小甚至更基本的粒子組成。標準模型是一個核心問題，它涉及電磁相互作用和弱相互作用與強相互作用。標準模型由實驗確認存在構成物質的粒子支持：誇克和輕子及其相應的反物質，以及傳遞基本相互作用的作用力粒子：光子、W及Z玻色子、膠子。標準模型預測了最近發現的希格斯玻色子的存在，這種粒子是宇宙中能夠賦予粒子質量的一種場的表現。由於成功地解釋了各種各樣的實驗結果，標準模型有時被視為“萬物理論”。標準模型尚不能容納引力，一個真正的作用力粒子“萬物論”尚未實現。
強子是一種由誇克構成的複合粒子，由強相互作用聚集在一起。強子被分為兩個家族：由三個誇克構成的重子（如質子和中子），和由一個誇克和一個反誇克組成的介子（如π介子）。在強子中，質子是穩定的，在原子核內被約束的中子也是穩定的。其他的重子在一般條件下是不穩定的，因此是現代宇宙中微不足道的成分。從大爆炸後約10-6秒開始的重子時期，宇宙的溫度已經下降到足以使誇克結合成重子，而且當時宇宙的質量則由重子主宰。最初的溫度足夠高，可以形成重子\/反重子對，使物質和反物質保持熱平衡。然而，隨著宇宙溫度的不斷下降，重子\/反重子對不再產生。絕大多數的重子\/反重子在粒子\/反粒子湮滅反應中被消耗，因此在宇宙誕生大約一秒後隻留下少量的重子。
輕子是一個基本的半整數自旋的粒子，不經曆強相互作用，但受製於泡利不相容原理，同一種類的兩個輕子不能同時處於完全相同的狀態。存在兩個主要的輕子類別：帶電的輕子（也稱為電子樣輕子）和中性輕子（更廣為人知的是中微子）。電子是穩定的，是宇宙中最常見的帶電輕子，而μ子和τ子是不穩定粒子，在高能碰撞中產生後會迅速衰變。典型的高能碰撞例如宇宙射線或粒子加速器。帶電的輕子可以與其他粒子結合，形成各種複合粒子，如原子以及一個電子與一個正電子組成的電子偶素。電子控製著幾乎所有的化學過程，因為它存在於原子中，並且直接與所有的化學性質有關。中微子很少與任何東西相互作用，因此很少觀察到。中微子流遍整個宇宙，但很少與普通物質相互作用。輕子時期處於宇宙進化早期，當時輕子主宰著宇宙的質量。輕子時期開始於大爆炸後大約1秒，在大多數的重子\/反重子在重子時代結束時互相湮滅之後。在輕子時期，宇宙的溫度仍然高到足夠以產生輕子\/反輕子對，因此輕子\/反輕子處於熱平衡狀態。大爆炸後大約10秒，宇宙的溫度已經下降到不再能產生輕子\/反輕子對。大多數輕子和反輕子隨後在湮滅反應中被消耗，留下少量的輕子殘留物。之後宇宙進入光子時期，宇宙的質量被光子所支配。
光子是光和所有其他形式電磁輻射的量子。光子是電磁力的力載體，即便通過虛光子（虛粒子）交換處於靜態也是如此。這種力的影響在微觀和宏觀層麵很容易觀察到，因為光子靜質量為零，這允許光子長距離相互作用。與所有基本粒子一樣，光子用量子力學解釋得最好的，並表現出波粒二象性，即同時具有波和粒子的雙重性質。大多數輕子\/反輕子在輕子時代結束時被湮滅，隨後大爆炸後約10秒進入了光子時期。原子核是在光子時代的最初幾分鐘的核合成過程中創造的。在光子時代的剩餘時間裡，宇宙是一團包含著原子核、電子和光子的炙熱、致密的等離子體。大爆炸後約38萬年，宇宙的溫度下降到原子核可以與電子結合產生中性原子。因此，光子不再與物質頻繁相互作用，宇宙變得透明。這個時期產生的光子高度紅移形成了宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射中可檢測到的溫度和密度的微小變化，是隨後一切結構形成的早期原因。
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