Aufbau der Materie

Ob Häuser, Menschen, Wasser oder Luft: alles auf dem Bild und um uns herum besteht aus Materie unterschiedlicher Dichte. Diese Materie setzt sich aus elementaren Bausteinen zusammen.
Moleküle (Mikrometer bis Pikometer): Die gesamte Materie besteht aus chemischen Elementen. Die kleinsten Bestandteile einer Substanz, die noch die gleichen chemischen Eigenschaften aufweist, sind die Moleküle. Ein Molekül ist eine chemische Bindung von mindestens zwei Atomen, es können aber durchaus auch sehr viele sein. Verantwortlich für die chemische Bindung zwischen Atomen ist die Hülle aus Elektronen, die die Träger der negativen Elementarladung sind.
Atome (Pikometer bis Femtometer): Der Name Atom kommt vom Griechischen átomos und heißt unteilbar. Der Name ist gerechtfertigt, zumal sie nicht weiter mit chemischen Methoden zerlegbar sind. Atome bestehen aus einer Hülle von Elektronen und haben einen einige Femtometer durchmessenden Atomkern. Der Kern besteht aus Protonen, den Trägern der positiven Elementarladung, und Neutronen, neutralen Teilchen. Der Kern hat nur ungefähr den 1/1000 Durchmesser des Atoms. Die Anzahl der Protonen entspricht der Anzahl der Elektronen und bestimmt somit die chemischen Eigenschaften. Deshalb katalogisiert man Atome nach der Anzahl ihrer Protonen und nennt sie Elemente. Es gibt Elemente, die de facto keine chemische Bindung eingehen (Edelgase).
Quarks (noch viel kleiner): Protonen bestehen aus zwei up-Quarks und einem down-Quark. Neutronen hingegen aus einem up-Quark und zwei down-Quarks. Die Dynamik der Quarks, also wie sie sich bewegen und welche Kräfte zwischen ihnen wirken, wird durch die Quantenchromodynamik, die Feldtheorie der starken Wechselwirkung, beschrieben. Die wirkenden Kräfte haben seltsam anmutende Eigenschaften: so wirken sie nicht in Richtung der Verbindungslinie der Teilchen und sie werden mit zunehmenden Abstand sogar größer! Dieses confinement führt dazu, dass Quarks nicht frei als Teilchen beobachtbar sind, sondern nur über Streuexperimente indirekt nachgewiesen werden können.
Daneben existiert noch eine ganze Schar weiterer Teilchen, die aber fast alle nicht natürlicherweise vorkommen bzw. beobachtbar sind.
Atom- und Molekülphysik sowie Kernphysik sind Pflichtvorlesungen des Studiums der technischen Physik. Es gibt zahlreiche weiterführende Spezialvorlesungen zu diesen Grundlagen und zu der Elementarteilchenphysik.

Beispiel: Suche unter http://tuwis.tuwien.ac.at/zope/_ZopeId/20366827A2v2rD2oTQA/tpp/lv/lv/search/index_html nach Atom- oder Teilchenphysik