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원자구성입자는 2가지 중요한 역할을 하는데 하나는 우주의 기본 구성요소로서의 역할이며 또다른 하나는 그들을 묶어두는 4가지 기본힘, 즉 중력·전자기력·약력·강력을 전달하는 매개자로서의 역할이다. 원자구성입자들은 10^－10m 크기의 원자에 비하여 아주 작다. 예를 들면 원자핵 안에 있는 핵자, 즉 양성자와 중성자의 크기는 10^－15m 정도이다. 원자와 마찬가지로 양성자와 중성자는 더이상 나눌 수 없는 기본입자가 아니라 좀더 작은 쿼크라고 하는 입자들로 이루어진 복합입자이다. 쿼크는 현재 물리학자들이 측정할 수 있는 가장 작은 입자로서 내부 구조가 없고 더 작은 구성원으로 나누어질 수 없는 점입자이다. 이러한 의미에서 쿼크는 소립자라고도 하며 전자와 전하를 띠지 않는 중성미자 역시 소립자로 알려져있다. 전자와 중성미자는 경입자에 속하며 현재 알려진 경입자로는 전자 외에 뮤온·타우가 있으며 중성미자도 그에 따라 전자 중성미자, 뮤온 중성미자, 타우온 중성미자의 3가지가 있다고 알려져 있다(→ 경입자). 쿼크와 경입자는 모두 스핀 1/2을 갖는 페르미온이며 모든 물질은 이들로 이루어져 있다. 쿼크와 경입자들은 4가지 기본힘에 의하여 서로 상호작용하는데 그 기본힘들은 중력·전자기력·약력·강력이며 현재 이 4가지만이 기본힘으로 알려져 있다. 현대 물리학은 이 기본힘들을 어떠한 국소 변환에 불변하는 성질, 즉 게이지 대칭을 갖는 양자장론들로 기술하고 쿼크나 경입자들은 이러한 이론들에서의 게이지장의 양자에 해당하는 게이지 보손 입자라는 원자구성입자들을 서로 주고 받음으로써 기본 상호작용을 한다고 설명하고 있다. 게이지 보손에는 중력자, 광자, W와 Z 보손, 글루온이 있으며 이들은 각각 중력·전자기력·약력·강력을 전달하는 매개자들이다. 게이지 보손들은 쿼크나 경입자와는 달리 스핀이 1 또는 2인 보손들이며 중력자를 제외한 게이지 보손들은 모두 입자 물리 실험에서 그 존재가 확인된 원자구성입자이다.