ATLAS
“A Toroidal LHC Apparatus”（超环面仪器）的首字母缩写，是欧洲核子研究组织大型强子对撞机用于寻找希格斯玻色子的两个主要的探测器合作组织之一。
CERN
法语“Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire”（欧洲核子研究理事会）的首字母缩写，成立于1954年。后来，临时理事会被解散，该组织更名为欧洲核子研究组织，仍缩写为CERN。该机构位于日内瓦西北部的郊区，靠近瑞士与法国边境。
CMS
“Compact Muon Solenoid”（紧凑μ子线圈）的首字母缩写，是欧洲核子研究组织大型强子对撞机项目用于寻找希格斯玻色子的两个主要的探测器合作组织之一。
g因子（g-factor）
基本粒子或是复合粒子的（量子化）角动量与其磁矩（粒子在磁场中的指向）的比例常数。电子实际上有3个g因子，其中一个与自旋相关，一个与原子中电子轨道运动的角动量相关，还有一个与自旋和轨道的角动量之和相关。狄拉克所提出的电子运动的相对论性量子论预测电子的g因子为2，国际科学技术数据委员会（CODATA）2010年给出的建议值是2.002 319 304 361 53。这两个数值之间的差异是量子电动力学效应造成的。
K介子（kaon）
一组自旋为0的介子，由上夸克、下夸克、奇夸克及其各自对应的反夸克组成，其中包含K+（含有一个上夸克和一个反奇夸克）、K–（含有一个奇夸克和一个反上夸克）和K0（下夸克–反奇夸克以及奇夸克–反下夸克的混合），其质量分别为493.7 MeV/c2（K±）和497.6 MeV/c2（K0）。
LHC
“Large Hadron Collider”（大型强子对撞机）的缩写，这是目前世界上能量最高的粒子对撞机，其质子–质子对撞能量的设计值为14 TeV。大型强子对撞机周长27千米，位于日内瓦附近（瑞士与法国边境）的欧洲核子研究组织地下175米处。LHC日常以7~8 TeV的质子对撞能量运行，并于2012年7月发现了希格斯玻色子。2015年，经过两年的维护与升级，LHC再次启动，并以13 TeV的对撞能量开始运行。
SU(2)对称群 [SU(2) symmetry group]
有2个复变元的特殊酉群。杨振宁和罗伯特·米尔斯一开始认为强核力的量子场论应该以这种对称群为基础，后来物理学家确定SU(2)群可以用于描述弱力，也可用来描述由π介子携带的质子和中子之间的剩余强力。
SU(3)对称群 [SU(3) symmetry group]
有3个复变元的特殊酉群。盖尔曼、哈拉尔德·弗里奇、海因里希·洛伊特维勒将其作为局域对称性，以之为基础建立了夸克和胶子间色力的量子场论。
U(1)对称群 [U(1) symmetry group]
有1个复变元的酉群。它与圆群是等价的（专业术语为“同构的”），圆群即所有模为1的复数（也就是复平面上的单位圆）所组成的乘法群。它也与SO(2)同构，这是一种特殊的正交群，描述的是在二维情况下旋转一个物体所涉及的对称变换。在量子电动力学中，U(1)与电子波函数的相位对称性一致。
W粒子和Z粒子（W, Z particles）
负责传递弱核力的基本粒子。W粒子是自旋为1的玻色子，带有一个单位的正电荷（W+）或是一个单位的负电荷（W–），质量为80.4 GeV/c2。Z0粒子同样是自旋为1的玻色子，电中性，质量为91.2 GeV/c2。W粒子和Z粒子通过希格斯机制获得质量。
β放射性/β衰变（beta radioactivity/decay）
由法国物理学家亨利·贝克勒耳（Henri Becquerel）于1896年首次发现，并由欧内斯特·卢瑟福于1899年命名。这种衰变是由弱相互作用引起的，其过程是中子的一个下夸克变为上夸克，使中子转变成质子，同时释放出一个W粒子。随后W粒子衰变为一个高速电子（即β粒子）和一个反电子中微子。
β粒子（beta particle）
发生β衰变时，由原子核释放出的高速电子。参见“β放射性/β衰变”。
Λ-CDM
“Λ–cold dark matter”（Λ–冷暗物质）的缩写，是一种宇宙模型，也被称为“协调模型”或是“大爆炸宇宙学标准模型”。Λ–CDM模型可以解释宇宙的大尺度结构、宇宙微波背景辐射、宇宙的加速膨胀以及各大元素（如氢、氦、锂、氧等）的分布。在这一模型中，暗能量（反映在宇宙学常数Λ的大小上）占宇宙总质能的69.1%，冷暗物质占29.0%，而剩下的4.9%就是包括星系、恒星、行星、气体、尘埃在内的可观测宇宙。
μ子（muon）
第二代轻子之一，电荷为–1，自旋为1/2（费米子），质量为105.7 MeV/c2，由卡尔·安德森和塞思·内德梅耶于1936年首次发现。
π介子（pion）
一组自旋为0的介子，由上夸克和下夸克以及它们的反夸克组成，其中包含π+（含有一个上夸克和一个反下夸克）、π–（含有一个下夸克和一个反上夸克）和π0（上夸克–反上夸克以及下夸克–反下夸克的混合），其质量分别为139.6 MeV/c2（π±）和135.0 MeV/c2（π0）。π介子可以被认为是把原子核中质子和中子束缚在一起的强核力的“载体”，它其实是质子和中子内束缚着夸克的色力向外“泄漏”的表现。这种粒子的存在最早由日本物理学家汤川秀树于1935年提出。
阿（atto）
用于表示百亿亿分之一（10–18）的前缀。1阿米（am）表示10–18米，即1飞米（fm）的千分之一，也是激光干涉引力波天文台能够测量出的最小位移。质子的半径大约是850 am。
阿伏伽德罗常数（Avogadro’s constant）
通常用符号NA表示，其定义为12克（也就是1摩尔）碳–12中的原子数，其数值为6.022×1023个每摩尔。
阿伏伽德罗假设/阿伏伽德罗定律（Avogadro’s hypothesis/law）
同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的粒子（分子或原子）数。这是因为在相同的温度和压强下，气体的体积与气体中所含物质的量成正比。当温度为273.15开尔文（0摄氏度）并且压强为101.325千帕斯卡（1标准大气压）时，1摩尔气体的体积约为22.4升，其中包含6.022×1023个原子或分子。
暗物质（dark matter）
1934年，瑞士天文学家弗里茨·茨维基观测到，位于后发座的后发星系团中存在星系质量异常的现象。他注意到，位于星系团边缘的星系的公转速度过快，大大超出了根据可见星系的总质量所预测的值，这意味着星系团的质量比这要大很多。根据观测到的公转速度来推测，星系团有多达90%的质量都“消失”了，或者说是有约90%的物质都是不可见的，这种看不见的物质就被称为“暗物质”。后续研究表明，暗物质很可能大多以“冷暗物质”的形式存在。参见“冷暗物质”。
暴胀（inflation）
参见“宇宙暴胀”。
贝尔定理/贝尔不等式（Bell’s theorem/inequality）
由约翰·贝尔于1966年提出。它对量子理论进行了最为简单的拓展，引入了控制量子的性质和行为的隐变量，解决了波函数的坍缩及其引发的“幽灵般的超距作用”问题。贝尔定理指出，任一局域隐变量理论的预测并不总是与量子理论的预测保持一致，贝尔不等式将此现象总结为，局域隐变量理论的预测结果有一个最大值。然而，在某些实验条件下，量子理论的预测值却能够超越这个极限。也就是说，贝尔不等式让我们能够通过直接的实验验证它成立与否。
波函数（wavefunction）
量子力学把物质粒子（如电子）看作“物质波”，为了从数学上描述这类“物质波”，物理学家提出了具有波动特性的方程。波动方程中的主角是振幅和相位随时间和空间变化的波函数。氢原子中电子的波函数围绕原子核形成了特定的三维图形，我们称之为轨道。埃尔温·薛定谔于1926年首次提出用物质波来描述量子力学的波动力学。
波函数的坍缩（collapse of the wavefunction）
在大多数量子系统中，量子实体的波函数具有非局域性（量子实体可能存在于波函数边界内的任何位置），但是当我们对其进行测量时，其结果就会定位在某一个特定的位置。类似地，在量子测量中，每一次测量可能会得到不同的结果（自旋向上或者自旋向下等），那么我们就有必要借助波函数的叠加态，以描述这些结果，得到某一特定测量结果的概率与叠加态中对应的波函数振幅的平方相关。我们将上述两种方法得到的测量结果称为波函数或者波函数叠加态的“坍缩”。在波函数的坍缩中，许多可能出现的结果最终仅转化为一个结果，而所有其他的可能性都消失了。
波粒二象性（wave-particle duality）
这是所有量子粒子都具有的基本特性。量子粒子既能表现出非局域的波动性（如衍射和干涉），又能表现出局域化的粒子性，这取决于用什么样的仪器对它们进行测量。路易·德布罗意于1923年首次提出，像电子这样的物质粒子也同样具有波粒二象性。
玻尔半径（Bohr radius）
氢原子中的电子绕质子运动轨道的半径。玻尔在他于1913年提出的原子模型中，根据一系列基本物理常数（包括普朗克常数、光速、电子的质量和电荷）计算出了这条轨道与原子核（质子）的距离。在薛定谔的波动力学中，电子在其能量最低的轨道内呈球形“分布”，但是在与原子核的距离为玻尔半径（略大于0.0529纳米）处出现的概率最高。
玻尔兹曼常数（Boltzmann constant）
通常表示为k或者kB。这一常数在粒子的能量（E）与温度（T）之间建立起联系，即T=E/kB（或E=kBT）。不过，这一关系实际上是普朗克在推导辐射定律时最先提出的。甚至连刻在玻尔兹曼墓碑上的把熵（S）和概率（W）联系在一起的统计力学标志性公式S=k ln W也是由普朗克推导出来的，而不是玻尔兹曼本人。
玻色子（boson）
以印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色的名字命名。玻色子的特征是自旋量子数为整数（即1，2，……），因此不受泡利不相容原理的约束。玻色子包括光子、W粒子、Z粒子、胶子等，它们参与物质粒子之间力的传递，如光子传递电磁力，W粒子和Z粒子传递弱相互作用力，胶子传递色力。自旋为零的粒子也被称为玻色子，但是它们不参与力的传递，例如π介子和希格斯玻色子。假想中存在的引力场的量子——引力子被认为是自旋为2的玻色子。
不确定性原理（uncertainty principle）
由维尔纳·海森堡于1927年提出。不确定性原理指出，对于一对“共轭”量（如动量和位置、能量和能量随时间的变化率）来说，其测量精度有一个基本的极限。这个原理可以追溯到量子物体本质的波粒二象性。
不相容原理（exclusion principle）
参见“泡利不相容原理”。
粲夸克（charm quark）
第二代夸克之一，其电荷为+2/3，自旋为1/2（费米子），质量为1.28 GeV/c2 。布鲁克海文国家实验室和美国国家加速器实验室（SLAC）于1974年11月同时独立发现了J/ψ介子（由粲夸克和反粲夸克构成的介子），以此发现了粲夸克。
超导（superconductivity）
由海克·卡默林·昂内斯（Heik Kamerlingh Onnes）于1911年发现。在冷却到一定的临界温度以下之后，某些晶体材料会失去所有电阻成为超导体，电流可以在没有能量推动的条件下在超导导线中无限制地流动。超导是一种量子力学现象，可以用BCS机制来解释，该机制以约翰·巴丁（John Bardeen）、利昂·库珀（Leon Cooper）和约翰·施里弗（John Schrieffer）的名字命名。
大爆炸（big bang）
在大约138亿年前宇宙初生时曾发生过一场“爆炸”，时空和物质随之产生，我们将其称为“大爆炸”。这个名字最初是由大爆炸宇宙论的反对者，物理学家弗雷德·霍伊尔出于讽刺而创造出的贬义词，然而在此之后，科学家们对于宇宙微波背景辐射（大爆炸发生之后约38万年后释放出的热辐射的冷却残余）的探测和绘图，成为宇宙大爆炸发生过的铁证。
大爆炸宇宙学标准模型（standard model, of big bang cosmology）
参见“Λ–CDM”。
德布罗意关系（de Broglie relation）
由路易·德布罗意于1923年推导得出。该等式在量子的波动性（波长λ）和粒子性（线动量p）之间建立了联系：λ=h/p，其中h为普朗克常数。对于我们日常生活中接触的宏观物体（如网球）来说，经德布罗意关系计算出的波长太短，无法观测。但是像电子这样的微观物体就会有可以测量的波长——通常是可见光的波长的100 000分之一。电子束也可以像可见光一样发生衍射和双缝干涉，电子显微镜正是运用了这一性质。电子显微镜通常被用于研究无机样品和生物样品的结构。
底夸克（bottom quark）
有时也被称为“美”夸克，是第三代夸克之一，其电荷为–1/3，自旋为1/2（费米子），质量为4.18 GeV/c2。底夸克是由费米实验室于1977年研究Υ介子（由底夸克和反底夸克构成的介子）时发现的。
第二性质（secondary quality）
这一概念是由17世纪的古典现代哲学家和机械哲学家发展出来的，其中以英国哲学家约翰·洛克最为突出。第二性质来自物体在观察者的头脑中产生的感觉，颜色、味道、触觉、声音、气味等都是第二性质。参见“第一性质”。
第一性质（primary quality）
这一概念是由17世纪的古典现代哲学家和机械哲学家发展出来的，其中以英国哲学家约翰·洛克最为突出。物体的第一性质是独立于观察之外而存在的，硬度、在空间中的延展性、运动方式和数量等都是第一性质。参见“第二性质”。
电磁力（electromagnetic force）
几位实验物理学家和理论物理学家（其中最为著名的是英格兰物理学家迈克尔·法拉第和苏格兰理论物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦）的工作让我们认识到，电力和磁力是同一种基本力的不同组成部分。在原子内部让电子环绕着原子核运转，以及让原子结合到一起形成了各种各样分子物质的，都是电磁力。
电荷（electric charge）
夸克和轻子（以及更常见的电子和质子）所具有的一种性质。电荷分为正负两种，正是因为有了电荷的流动，才有了电力和电力工业。
电弱力（electro-weak force）
尽管电磁力和弱力在尺度上天差地别，但是它们都是曾经统一的电弱力的一部分。对宇宙早期演化的研究指出，在大爆炸之后的10–36秒到10–12秒，宇宙经历了一段“电弱时期”，在这段时间里电磁力和弱力是统一的电弱力。电磁力和弱相互作用力在统一场论中的结合最先由史蒂文·温伯格提出，阿卜杜勒·萨拉姆在1967至1968年间也独立提出了这一观点。
电子（electron）
由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙于1897年发现。电子是第一代轻子，其电荷为–1，自旋为1/2（费米子），质量为0.51 MeV/c2。
电子伏特（electron volt，eV）
一个计量单位，简称电子伏，指的是带一个负电荷的电子经过1伏特的电势差的加速之后获得的能量。一个100瓦的灯泡消耗能量的速度大约是每秒6万亿亿（6×1020）电子伏。
叠加态（superposition）
在量子力学中，量子实体可以表现出粒子的行为，也可以表现出波的行为。但是波可以相互结合——它们能以“叠加态”的形式组合在一起，这种组合可以描述衍射和干涉效应。在量子测量中，我们有必要构建一种叠加态，其中包含了不同的波函数，这些波函数描述了可能出现的所有结果。叠加态中的每个波函数振幅的平方与该波函数对应的观测结果出现的概率有关。在进行测量的一瞬间，波函数“坍缩”，所有其他的可能性消失。
顶夸克（top quark）
有时也被称为“真”夸克，是第三代夸克之一，其电荷为+2/3，自旋为1/2（费米子），质量为173 GeV/c2。由费米实验室于1995年发现。
对称性破缺（symmetrybreaking）
当一个物理系统的最低能量状态比更高能量状态的对称性更低时，就会发生自发对称性破缺。当系统失去能量并稳定在最低能量状态时，对称性会自发地降低，或说“破缺”。比如，一支竖在桌子上的笔是对称的，但是它在背景环境的影响下（如一阵风吹过）就会倒下，转变为一种更加稳定、能量更低但是不再对称的状态——它沿着某一个特定的方向倒在桌子上。
反粒子（anti-particle）
与“普通”粒子质量相同，但电荷和色荷相反。例如，电子（e–）的反粒子就是正电子（e+），红色夸克的反粒子就是反红色反夸克。标准模型中的每种粒子都有相对应的反粒子，带零电荷零色荷的粒子是其自身的反粒子。
飞（femto）
用于表示千万亿分之一（10–15）的前缀。1飞米（fm）表示10–15米，也就是1 000阿米（am），或者说是1皮米（pm）的千分之一。质子的半径大约是0.85 fm。
费米子（fermion）
以意大利物理学家恩里科·费米的名字命名。费米子的特点是自旋为半整数（1/2，3/2，……），其成员有夸克、轻子，以及各种由夸克组成的复合粒子，如重子等。
分子（molecule）
化学物质的基本单位，由两个或两个以上的原子组成。氧气O2由两个氧原子组成，水分子H2O由一个氧原子和两个氢原子组成。
复数（complex number）
复数由实数和–1的平方根（写作i）的乘积组成。复数的平方可以是负数，例如(5i)2是–25。复数在数学中被广泛应用于仅用实数无法解决的问题。
哥本哈根诠释（Copenhagen interpretation）
由尼尔斯·玻尔、维尔纳·海森堡、沃尔夫冈·泡利提出的，对于量子力学中的基本问题——波粒二象性的解释。在实验测量中，微观物体既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性，具体表现出哪种性质依赖于实验条件。但是这两种行为是互补的：在这类实验中它是波，在另一类实验中它是粒子，因此追问它到底是什么是没有意义的。
古典现代哲学（classical modern philosophy）
随着17到18世纪正统教会对言论的管控逐渐放松，欧洲出现了一种被称为“古典现代”的哲学流派，承接中世纪哲学。代表性的古典现代哲学家主要有：勒内·笛卡儿（生于1596年）、约翰·洛克（生于1632年）、巴鲁赫·斯宾诺莎（生于1632年）、戈特弗里德·莱布尼茨（生于1646年）、乔治·贝克莱（生于1685年）、大卫·休谟（生于1685年）、伊曼努尔·康德（生于1724年）等。
光谱（spectrum）
任何有一个取值范围的物理性质都可以被称为拥有一个“谱”，其中最为人们所熟知的就是光通过棱镜或水滴后形成彩虹时产生的颜色范围。由此产生的光谱可能是连续的（像彩虹那样），也有可能是离散的，由一组特定的数值组成。氢原子的吸收和发射光谱中就有一系列与原子吸收和发射辐射的频率相对应的“线”，这些谱线的位置（代表频率）与其涉及的电子轨道的能量有关。
光子（photon）
包括光在内的所有形式的电磁辐射的基本粒子。光子是一种无质量、自旋为1的玻色子，负责传递电磁力。
广义相对论（general relativity）
由爱因斯坦于1915年提出。广义相对论把狭义相对论和牛顿的万有引力定律结合在一起，形成了一种有关引力的几何学理论。爱因斯坦用大质量物体在弯曲时空中的运动取代了牛顿理论中提到的“超距作用”。在广义相对论中，物质告诉时空如何弯曲，弯曲的时空则告诉物质如何运动。
哈勃定律（Hubble’s law）
最早由美国天文学家埃德温·哈勃提出，他报告的观测结果显示，遥远的星系正在远离我们，其速度和它们与我们之间的距离成正比。这一关系可以用方程式υ=H0D来表示，其中υ是星系退行的速度，D是它与地球之间的距离，H0是哈勃常数，其取值为67.7千米每秒每百万秒差距（根据2015年对普朗克卫星任务数据的分析得出）。
黑洞（black hole）
这个名字由约翰·惠勒推广（而不是很多人所认为的那样是由他提出的）。黑洞指的是一片含有大量质量和能量的时空区域，其逃逸速度（从引力的束缚中逃脱所需要的速度）大于光速。关于黑洞的研究最早可以追溯到18世纪，但直到卡尔·施瓦西于1916年第一个解出了爱因斯坦引力场方程之后，黑洞的概念才逐渐被大众所熟知。参见“施瓦西解/施瓦西半径”。
红移（redshift）
我们会在彩虹中看到红橙黄绿蓝靛紫这七种颜色，从红色到紫色的光对应的能量越来越高，这也就意味着红光与其他颜色的光相比频率更低（波长也更长）。当辐射的波长由于多普勒效应或是宇宙时空膨胀的原因变长时，其结果就被称为“红移”。这并不是说辐射变得“更红”了，只是它的波长变长了，例如红光在红移之后可能会变成不可见的红外线。
互补性（complementarity）
互补性原理由尼尔斯·玻尔提出，是量子力学哥本哈根诠释的重要支柱之一。这一原理指出，微观物体具有波粒二象性，它们在不同的实验中会表现出波动性或是粒子性，但是不可能在同样的实验条件下同时表现出波动性和粒子性。然而，波动性和粒子性不是相互矛盾的，而是互补的。
机械哲学（mechanical philosophy）
17世纪时自然哲学的一个分支，它建立起了一种机械的自然观。机械哲学家都是坚定的还原论者，他们认为所有的自然物体（包括生物在内）的性质和行为都可以通过机械原理进行解释。机械哲学家开创了现代科学的时代，他们包括：弗兰西斯·培根（生于1561年）、伽利略·伽利雷（生于1564年）、约翰内斯·开普勒（生于1571年）、皮埃尔·伽桑狄（生于1592年）、罗伯特·玻意耳（生于1627年）、克里斯蒂安·惠更斯（生于1629年）和艾萨克·牛顿（生于1642年）。
吉（giga）
用于表示十亿的前缀。1吉电子伏特指的就是十亿电子伏特，也就是109电子伏特，或是1 000兆电子伏特。
加速度（acceleration）
速度随时间的变化率，通常用符号a表示，如表示牛顿第二定律的公式F=ma，其含义是力等于质量与加速度的乘积。
胶子（gluon）
夸克间强色力的载体。在量子色动力学中，共有8种无质量的色力胶子，它们本身也携带色荷。胶子参与力的传递，但又不是简单地把力从一个粒子那里传递到另一个粒子那里。质子和中子质量中有99%被认为是色场中产生的夸克–反夸克对和胶子的能量构成的。
介子（meson）
来源于希腊语mésos，意为“中间”。介子是强子的一种，它们受强核力的作用，由夸克和反夸克组成。
近日点（perihelion）
如果一颗行星绕着太阳做圆周运动，那么显然它与太阳之间的距离不会发生变化。但是太阳系中的行星都是沿着椭圆轨道围绕着太阳运动，太阳位于椭圆的其中一个焦点上，这就意味着，太阳和行星之间的距离的确会发生变化。近日点指的就是行星轨道上最接近太阳的点，而远日点则是行星距离太阳最远的点。地球的近日点距离太阳1.471亿千米，远日点则距离太阳1.521亿千米。
经典力学（classical mechanics）
尽管对于力学的研究早在牛顿时代之前就出现了，但是牛顿的运动定律和万有引力定律才是经典力学体系的象征。这一力学体系处理的是力对宏观世界中速度远小于光速的大型物体运动的影响。尽管名为“经典”，但是直到今天，经典力学体系在其适用范围内仍然十分准确。
经验主义（empiricism）
关于人类如何获取知识的哲学观点之一。在经验主义哲学中，知识是与经验和证据紧密相连的，也就是“眼见为实”。如果无法直接地体验一个实体的存在，或者间接地获取其存在的证据，那么我们就没有理由相信它真的存在。这样的实体会被认为是形而上学的。
夸克（quark）
强子的基本组成部分。强子都是由三个自旋为1/2的夸克或是一个夸克和一个反夸克组成的，前者为重子，后者是介子。夸克可分为三代，每一代都有不同的“味”。第一代夸克包括上夸克和下夸克，电荷分别为+2/3和–1/3，质量分别为1.8~3.0 MeV/c2和4.5~5.3 MeV/c2。第二代夸克包括奇夸克和粲夸克，电荷分别为+2/3和–1/3，质量分别为1.28 GeV/c2和95 MeV/c2。第三代夸克包括顶夸克和底夸克，电荷分别为+2/3和–1/3，质量分别为173 GeV/c2和4.18 GeV/c2。每种“味”的夸克还会携带色荷，分为红、绿、蓝三种。
莱格特不等式（Leggett inequality）
以英国物理学家安东尼·莱格特的名字命名，由贝尔定理和贝尔不等式推导而来。局域隐变量的引入在逻辑上会导致两个结果：涉及纠缠对的测量不受实验装置设置方式的影响，也不受对其中一个或两个粒子的实际测量结果的影响。莱格特定义了一类“加密”非局域隐变量理论，在这一理论下实验的设置可以影响结果，但是其他的测量结果却不能。这些理论并不能预测出量子理论能够预测到的所有结果，于是莱格特得以得出一个可以被直接检验的不等式。
兰姆移位（Lamb shift）
指氢原子两个电子能级之间的细微差别，是由威利斯·兰姆和罗伯特·雷瑟福德于1947年发现的。兰姆移位提供了一条重要的线索，带来了重正化的发展，并最终推动了量子电动力学的发展。
冷暗物质（cold dark matter）
大爆炸宇宙论的Λ–CDM模型中的一个重要组成部分，根据目前的计算结果，其质量约占宇宙总质能的26%。冷暗物质由何构成我们尚未探明，有人认为它主要是由“非重子物质”（即不包含质子和中子的物质）组成，很可能是一种目前的标准模型未包含的粒子。
力（force）
改变物体运动状态的作用。牛顿三大运动定律中的力是“作用”在物体之上的，也就是说，他认为受到力的作用的物体与产生力的物体之间存在某种物理接触。不过牛顿所说的引力是一种例外，它似乎可以瞬间作用于远处的物体之上（相互有引力作用的物体之间似乎没有什么明显的接触，比如地球和月球）。这个问题在爱因斯坦的广义相对论中得到了解决。
粒子物理标准模型（standard model of particle physics）
如今被普遍接受的一套理论模型，描述了物质粒子以及它，们之间的力（除引力之外）。标准模型由描述了三代夸克和轻子、光子、W粒子和Z粒子、色力胶子以及希格斯玻色子的量子场论组成。
量子（quantum）
一个物理量（如能量、角动量等）最小的不可分割的基本单位。在量子理论中，这些物理量被认为是不连续的，只能以离散的状态出现，我们把这些离散的“小块”称为量子。在量子场论中，这一术语的应用可以扩展到粒子上，如光子是电磁场的量子粒子。这个概念还可以扩展到力的载体之外的物质粒子上，如电子是电场的量子等等。这也被称为二次量子化。
量子场（quantum field）
在经典场论中，“力场”在时空的每一点上都有一个取值，可以是标量（只有大小，没有方向），也可以是矢量（既有大小，也有方向）。将铁屑撒在磁棒上方的一张纸上，你就可以观察到“磁场线”，这是对磁场的一种可视化表现。在量子场论中，力是由场中的“涟漪”传递的，这些涟漪在形成波的同时也形成了场中的量子粒子（因为波也可以被看作粒子）。这个概念可以扩展到力的载体（玻色子）之外的物质粒子（费米子）上，如电子是电场的量子等等。
量子电动力学（quantum electrodynamics，QED）
一种量子场论，描述的是带电粒子之间由光子传递的电磁力。
量子概率（quantum probability）
量子波–粒子（如电子）的波函数是非局域性的，必定会弥漫在空间中的某个区域，例如在氢原子中围绕着中心质子的轨道上。波函数在某一特定位置的振幅的平方与在这一点上“找到”电子的概率有关，同样的原理也适用于经过叠加之后形成的波函数。例如，如果我们构建一个由自旋向上的函数和自旋向下的函数混合而成的波函数，那么我们观察到这个波函数自旋向上的概率就由这一方向的分量在叠加时振幅的平方决定。但一旦实验观测得到自旋向上的结果，那么自旋向下的分量就会“消失”。参见“波函数的坍缩”。
量子纠缠（quantum entanglement）
这一术语由埃尔温·薛定谔于1935年创造，指的是在特定的环境和物理过程中，两个或多个量子波–粒子的性质和行为受一个波函数控制的现象。利用纠缠粒子（特别是纠缠光子）进行的实验可以分别根据贝尔不等式和莱格特不等式来检验量子理论加上局域和非局域隐变量的扩展版本。
量子色动力学（quantum chromodynamics，QCD）
一种量子场论，描述的是夸克之间由8种带色荷的胶子传递的色力。
量子数（quantum number）
描述一个量子系统的物理状态需要掌握它的总能量、线动量、角动量、电荷等性质，而这些性质量子化的结果就是量子数的取值不是连续的，只能取一组整数或是半整数。电子处于磁场中时，其自旋要么与磁场线方向相同，要么与磁场线方向相反，因而产生“向上”和“向下”两种结果，其对应的量子数分别为+1/2和–1/2。其他的量子数还有描述原子中电子能级的主量子数n、电荷、夸克色荷等等。
裸质量（bare mass）
指在假想条件下，将粒子与其产生的量子场以及与之发生相互作用的量子场分离开之后，该粒子所拥有的质量。我们测量到的粒子质量则是该粒子的裸质量再加上它与周围的量子场相互作用所产生的质量。
摩尔（mole）
衡量化学物质的量的标准单位，其名称来源于“分子”一词。我们将1摩尔定义为12克碳–12中所含的原子个数（6.022×1023）。1摩尔的物质的质量大约等于物质的相对原子质量或相对分子质量（以克为单位）。参见“阿伏伽德罗常数”。
南部-戈德斯通玻色子（Nambu-Goldstone boson）
由于自发对称性破缺而产生的粒子，质量和自旋均为0，最早由南部阳一郎于1960年发现，杰弗里·戈德斯通于1961年对这种粒子进行了详细阐述。
诺特定理（Noether’s theorem）
由阿马莉·埃米·诺特于1918年提出。该定理将守恒定律和物理系统中特定的连续对称性以及描述它们的理论联系起来，成为发展新理论的工具。比如，能量守恒反映了主宰能量的定律不会随着时间的连续变化而改变；线动量守恒反映了相关定律不会随着空间位置的连续变化而改变；角动量守恒反映了相关定律不会随着空间相对于中心旋转的角度的连续变化而改变。
欧几里得空间（Euclidean space）
这是为我们所熟知的“普通”的三维几何空间，以古希腊数学家亚历山大里亚的欧几里得的名字命名。在欧几里得空间中，我们通常使用笛卡儿坐标（x, y, z）来描述物体的坐标，三角形的内角和为180°，圆的周长是半径的2π倍，两条平行线永远不会相交。
泡利不相容原理（Pauli exclusion principle）
由沃尔夫冈·泡利于1925年发现。不相容原理指出，不能有两个或两个以上的费米子处于完全相同的量子态（如拥有相同的量子数）。对于原子中的电子来说，这意味着两个电子只有在自旋相反的情况下才有可能同时占据一条原子轨道。
普朗克常数（Planck constant）
记为h，由马克斯·普朗克于1900年发现。普朗克常数是反映量子理论中量子大小的基本物理学常数。例如，光子的能量就是它们的辐射频率乘以普朗克常数，即E=hν。普朗克常数的大小为6.626×10–34焦耳秒。
普朗克长度（Planck length）
最小的长度单位，由一组基本物理常数计算得出，即，其中h是普朗克常数，G是万有引力常数，c是光速。普朗克长度的数值为1.616×10–35米。普朗克长度和普朗克质量（约2.177×10–8千克）以及普朗克时间（即光走过1普朗克长度所花费的时间，约5.391×10–44秒）共同定义了普朗克尺度。
奇夸克（strange quark）
第二代夸克之一，其电荷为–1/3，自旋为1/2（费米子），质量为95 MeV/c2。“奇异数”这一性质开始被认为是一系列相对低能量（低质量）粒子的特征，这些粒子是由默里·盖尔曼在20世纪四五十年代发现的（西岛和彦与中野董夫也独立发现了这些粒子）。后来，默里·盖尔曼和乔治·茨威格又发现这些粒子中都存在奇夸克。
奇异数（strangeness）
某些粒子（如电中性的Λ粒子、带电的Σ粒子和Ξ粒子，以及K介子等）的特征属性。在默里·盖尔曼和尤瓦尔·内曼提出的“八正法”中，奇异数和电荷、同位旋一同被作为粒子分类的标准。后来物理学家发现，这种属性来源于这些例子中的奇夸克。
强力（strong force）
强核力，或称色力，是在强子中将夸克和胶子结合起来的力，由量子色动力学描述。将原子核内的质子和中子结合在一起的力被认为是作用于夸克的色力的“泄漏”出来的结果。参见“色力”。
强子（hadron）
来源于希腊语hadrós，意为“厚的”或“沉重的”。强子是一类受强核力作用的粒子，它们由各种夸克组合而成。强子包括由三个夸克组成的重子，以及由一个夸克和一个反夸克组成的介子。
轻子（lepton）
来源于希腊语leptós，意为“小的”。轻子是一类不受强核力的粒子，它们与夸克结合形成物质。与夸克一样，轻子也分为三代，分别是电子、μ子、τ子及其相应的中微子。电子、μ子、τ子的电荷均为–1，自旋均为1/2，质量分别为0.51 MeV/c2、105.7 MeV/c2和1.78 GeV/c2。它们各自对应的中微子不带电荷，自旋同样是1/2，有一个极小的质量（这是为了解释中微子振荡的现象——即中微子的味的量子混合态会随时间发生变化）。
弱力（weak force）
弱力之所以被称为弱力，是因为它在强度上比强力和电磁力要弱得多，作用范围也小很多。弱力可以作用于夸克和轻子，其相互作用可以改变夸克和轻子的味：如把一个上夸克变成一个下夸克，把一个电子变成一个电子中微子。对弱力的认识最初来源于对放射性衰变的研究，其载体是W粒子和Z粒子。史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆于1967至1968年间提出了将电磁力和弱力结合在一起的电弱力量子场论。
色荷（colour charge）
除了味（上、下、奇等）之外，夸克的另一种属性。我们知道，电荷可以分为正负两种，但是色荷不同，物理学家将其分为红、绿、蓝三种。当然，这并不意味着夸克真的是有“颜色”的。夸克之间的色力由胶子传递。
色力（colour force）
一种将夸克和胶子束缚在强子内部的强大力量。我们所熟知的引力和电磁力都会随着距离的增加而越来越弱，而色力则不同，它就像弹簧一样，当夸克之间距离很近时，弹簧会放松，此时夸克的运动就像不受任何束缚一般；而当夸克之间拉开距离时，弹簧就会收紧，让夸克保持“禁闭”。将原子核内的质子和中子结合在一起的强核力则是色力“泄漏”到核子边界之外的结果。
施瓦西解/施瓦西半径（Schwarzchild solution/radius）
德国物理学家卡尔·施瓦西于1916年在德国军队服役期间，第一个给出了爱因斯坦场方程的精确解。施瓦西解建立起了一个基本边界，我们称之为施瓦西半径。如果一个质量为m的球形物体被压缩到施瓦西半径（由Gm/c2计算得出，其中c为光速，G为引力常数）以内，那么它将会成为一个黑洞，即其逃逸速度超过光速。
时空和时空度规（spacetime and spacetime metric）
坐标系中两点之间的距离可以通过两个点的坐标来确定。所以，在一个三维欧氏空间中，如果我们假设两个点的坐标分别为l1=x1y1z1和l2=x2y2z2，那么两点间的距离Δl=l1–l2可由毕达哥拉斯定理计算得出：Δl2=Δx2+Δy2+Δz2。这种“距离函数”通常被称为度规。它有一个重要的性质：无论我们如何定义坐标系（即无论我们如何定义x,y,z），度规都是一样的（数学家称之为“不变的”）。我们可以在欧氏空间的基础上扩展出第四个维度——时间。如果想要确保这样的时空度规同样保持不变，那么我们就需要一个这样的方程：Δs2=Δ(ct)2–Δx2–Δy2–Δz2，其中s是广义时空间隔，c是光速，t是时间。我们也可以定义Δs2 =Δx2+Δy2+Δz2–Δ(ct)2，这样Δs2仍然是不变的，谁在前谁在后只是一个习惯问题。
实质形式（substantial form）
形式理论起源于古希腊哲学家柏拉图，但清楚地区分了物质（组成物体的没有区分度的“材料”）和形式（将某一物体与其他物体区分开来并赋予其本质特征）的概念的是他的学生亚里士多德。在中世纪哲学中，实质形式的概念被用于解释基督教教义中的诸多内容，如圣餐变体论。
守恒定律（conservation law）
一种物理定律，指一个孤立系统中某个特定的可观测性质不会随着系统的演化而发生改变。已建立的守恒定律包括质能守恒、线动量守恒、角动量守恒、电荷守恒、色荷守恒、同位旋守恒等。根据诺特定理，每一个守恒定律都源于系统中的某一特定的连续对称性。
太（tera）
表示万亿的前缀。1太电子伏特（1 TeV）指的就是十万亿电子伏特，也就是1012 eV，或是1 000吉电子伏特。
同位旋（isospin）
由维尔纳·海森堡于1932年提出，用于解释新发现的中子和质子间的对称性。现在，我们把同位旋守恒看作强子的相互作用中更为普遍的味守恒中的一种。一个粒子的同位旋可以通过它所包含的上夸克和下夸克的数量来计算。
微扰论（perturbation theory）
一种数学方法，用于求出无法找出精确解的方程的近似解。这种方程被改写为微扰展开的形式：一组无穷级数多项式，以“零阶项”（对应于不包含相互作用、可精确求解的情况）为起点，后面还有第一阶、第二阶、第三阶等修正项（或称微扰项）。理论上讲，展开式中越往后的项对零阶的修正作用会越小，并使得计算结果越来越逼近实际结果。最终结果的准确性取决于计算中所包含的微扰项的数量。
味（flavour）
除色荷外，用于区分不同夸克的另一种性质。夸克分为三代，一共有6味：上夸克、粲夸克、顶夸克（电荷均为+2/3，自旋均为1/2，质量分别为1.8~3.0 MeV/c2、1.28 GeV/c2和173 GeV/c2，以及下夸克、奇夸克和底夸克（电荷均为–1/3，自旋均为1/2，质量分别为4.5~5.3 MeV/c2、95 MeV/c2和4.18 GeV/c2）。轻子也有“味”的属性，电子、μ子、τ子以及它们对应的中微子可以以所谓的“轻子味”互相区分。参见“轻子”。
希格斯玻色子（Higgs boson）
以英国物理学家彼得·希格斯的名字命名。所有的希格斯场都有被称为希格斯玻色子的特征场粒子。“希格斯玻色子”这一术语通常指代电弱希格斯玻色子，这是由史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆于1967年至1968年间解释电弱对称性破缺时首次使用的希格斯场的粒子。2012年7月4日，欧洲核子研究组织宣布在大型强子对撞机中发现了电弱希格斯玻色子，其电荷与自旋均为0，质量约为125 GeV/c2。
希格斯场（Higgs field）
以英国物理学家彼得·希格斯的名字命名，是一个通用术语，用来描述所有通过希格斯机制打破对称性而在场论中加入的背景量子场。欧洲核子研究组织发现的希格斯玻色子有力地证明了在量子场论中打破对称性的希格斯场的存在。
希格斯机制（Higgs mechanism）
以英国物理学家彼得·希格斯的名字命名，其实在1964年有6名物理学家几乎同时发现了这一机制，他们是罗伯特·布鲁、弗朗索瓦·恩格勒、希格斯、杰拉尔德·古拉尔尼克、卡尔·哈根和汤布·基布尔，因此物理学家有时也会用其他发现者的名字指代这一机制。这一机制描述了如何将一个被称为希格斯场的背景量子场添加到场论中来打破对称性。1967年至1968年间，史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆分别利用该机制发展了电弱力的场论。
狭义相对论（special relativity）
由爱因斯坦于1905年提出。狭义相对论认为，所有的运动都是相对的，并不存在某个特殊的参考系，所有物体的运动都要通过它来测量。所有的惯性参考系都是等价的——一个在地球上保持静止的观测者与一个在宇宙飞船中匀速运动的观测者对于同一个物理系统的测量结果是相同的。绝对的空间和时间、绝对静止以及同时性这些经典概念已经过时了。在阐述这一理论时，爱因斯坦假定真空中的光速代表着一个无法超越的极限速度。狭义相对论之所以是“狭义”的，是因为它无法解决有关加速运动和引力的问题，后来爱因斯坦又提出了广义相对论对此进行了补充。
虚空（void）
在古希腊哲学家的原子论中，物质被认为是由微小的、不可分割的原子构成，这些原子在被称为“虚空”的空间中不断地运动。这里的虚空指的就是完全空空荡荡的、没有任何物质的空间，今天我们更倾向于称之为真空。
杨-米尔斯场论（Yang-Mills field theory）
量子场论的一种形式，由杨振宁和罗伯特·米尔斯于1954年提出。杨–米尔斯场论是当前粒子物理标准模型中所有组成部分的关键基石。
引力（gravitational force）
所有质能之间都存在的吸引力。引力的作用极其微弱，在原子、亚原子粒子和基本粒子之间的相互作用中与色力、弱力和电磁力相比几乎可以被忽略。爱因斯坦的广义相对论可以精确地描述引力的作用，而牛顿的万有引力定律只是真实情况的一种近似。
引力子（graviton）
在假想中的引力量子场论中传递引力的假想粒子。尽管人们已经为寻找引力子做出了许多尝试，但是迄今为止还没有取得成功。这种粒子如果真的存在，那么它应当是一种无质量、无电荷的玻色子，其自旋量子数为2。
隐变量（hidden variables）
修正和扩展传统量子力学以消除波函数坍缩的最简单做法就是引入隐变量，这种变量控制量子波–粒子的性质和行为，但是从定义上来说，我们无法直接观测这些变量。如果这种扩展需要确保单个量子实体在任意时刻都具有特定的属性（也就是说，这些实体具有“局域实在性”），那么隐变量就是局域性的；如果这种扩展只需要确保量子实体具有整体上的特定属性，那么隐变量就可能会是非局域性的。
宇宙暴胀（cosmic inflation）
宇宙在大爆炸发生之后的10–36到10–32秒之间发生的指数级的迅速膨胀，由美国物理学家阿兰·古斯于1980年提出。它对于我们今天所见到的宇宙大尺度结构提供了有力的解释。
宇宙背景辐射（cosmic background radiation）
在大爆炸发生后约38万年，宇宙膨胀并冷却到足够的程度，使得氢核（质子）以及氦核（由两个质子和两个中子组成）能够与电子重新结合，形成电中性的氢原子和氦原子。自此之后，宇宙中剩余的热辐射便能自由向外传播，宇宙变成“透明”的。随着宇宙不断地膨胀，热辐射移至微波及红外波段，并且温度降至2.7开尔文（–270.5摄氏度），仅仅比绝对零度高出一点点。这种微波背景辐射最初只是由几位理论物理学家提出了预测，但后来由阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊于1964年偶然发现。此后，宇宙背景探测器（COBE）、威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）以及普朗克卫星等探测器都对这种辐射进行了详尽的研究。
宇宙射线（cosmic rays）
不断冲击着地球上层大气的外太空带电高能粒子流。“射线”一词的使用可追溯到早期的放射性物质研究，当时的研究者将定向发射的带电粒子流称为“射线”。宇宙射线的来源有很多种，例如太阳以及其他恒星表面的高能反应，以及宇宙中的其他地方发生的未知过程，等等。宇宙射线粒子携带的能量一般大约在10 MeV到10 GeV之间。
宇宙学常数（cosmological constant）
阿尔伯特·爱因斯坦最初并不认可宇宙是动态的，他认为宇宙不会膨胀或是收缩，并且还人为改动了方程式以产生宇宙的静态解。爱因斯坦担心引力将最终导致所有的物质向内收缩，从而导致整个宇宙的坍缩，因此他引入了“宇宙学常数”（一种与引力方向相反的斥力）来抵消这种影响。然而在此之后，有越来越多的观测结果表明宇宙正在膨胀，爱因斯坦随后放弃了宇宙学常数，并且认为这是他一生中最大的错误。不过在1998年的进一步研究中，研究者们发现宇宙实际上正在加速膨胀。结合探测器对宇宙微波背景辐射的测量结果，我们可以得出一个结论：宇宙中充满了“暗能量”，大约占宇宙总质能的69.1%。暗能量的表示形式之一，就是重新引入爱因斯坦的宇宙学常数。
元素（element）
古希腊哲学家认为，一切物质都是由土、气、水、火这四种元素构成的。除此之外，亚里士多德还引入了一种被称为“以太”或是“精质”的第五元素，以描述永恒的天空。如今，这些古典元素已经被一套化学元素体系取代。化学元素的基本性在于，它们无法通过化学手段被转化为另一种元素，这意味着它们只包含一种原子。现在我们为所有的化学元素编制了一个“周期表”，从氢氦锂铍硼一直到铀再到后面的元素，全都井然有序地在表中排列着。
原子（atom）
来源于希腊语atomos，意为“无法分割的”或者“不可切割的”。原子最初用于表示构成物质的不可再分的最基本单元，现在则指单个化学元素能够保持其化学性质的最小单位（或是化学反应中无法再被分割的基本微粒）。水是由水分子组成的，而水分子则由两个氢原子和一个氧原子组成。原子又是由质子、中子和电子组成的，质子和中子结合在一起形成一个位于原子中心的核，而电子则环绕原子核运动，该运动类似一种波，其波函数形成的特征模式被称为原子轨道。
原子核（nucleus）
原子中心密度极大的区域，原子的大部分质量都集中于此。原子核由不同数量的质子和中子组成。氢原子的原子核中只有一个质子。
原子论（atomism）
一种自然哲学，认为物质是由无法分割的基本单元（即原子）构成的。原子论的传统与古希腊哲学家留基伯、德谟克利特、伊壁鸠鲁以及罗马诗人和哲学家卢克莱修等人的观点有着密切的联系。另外，原子论也是印度某些哲学学派的组成部分。
兆（mega）
表示百万的前缀。1兆电子伏特指的就是一百万电子伏特，也就是106 eV。
正电子（positron）
电子的反粒子，记为e+，电荷为+1，自旋为1/2（费米子），质量为0.511 MeV/c2，由卡尔·安德森于1932年首次发现，也是第一个被发现的反粒子。
质量（mass）
在经典力学中，一个物体的质量是它在外力作用下抵抗运动状态变化的能力的量度，与其所包含的“物质的量”有关，因此它是物质的“基本”性质。在狭义相对论和量子物理学中，我们对质量本质的理解发生了巨大的变化。质量成为一个物体所含能量的量度（m=E/c2），基本粒子的质量可以追溯到与不同种类的量子场相关的能量。
质量重正化（mass renormalization）
参见“重正化”。
质子（proton）
1919年，欧内斯特·卢瑟福“发现”了一种带正电的亚原子粒子，并将它命名为“质子”。实际上，卢瑟福发现氢原子核（也就是单个质子）是其他原子核的组成部分。质子是由两个上夸克和一个下夸克组成的重子，其自旋为1/2，质量为938.3 MeV/c2。
中微子（neutrino）
来源于意大利语，意为“小而中性的东西”。中微子不带电，其自旋与带负电的电子、μ子、τ子一样都是1/2（费米子）。科学家认为中微子具有非常小的质量，这是解释中微子振荡现象的必要条件。中微子振荡解决了太阳中微子问题——测量到的穿过地球的中微子数量与太阳中心处的核反应产生的电子中微子数量的估算值不一致的问题。根据2001年的测量结果，来自太阳的中微子中只有35%是电子中微子，剩下的都是μ子中微子和τ子中微子，这表明中微子的味在从太阳传播到地球的过程中会发生振荡。
中子（neutron）
一种电中性的亚原子粒子，由詹姆斯·查德威克于1932年首次发现。中子是由一个上夸克和两个下夸克组成的重子，其自旋为1/2，质量为939.6 MeV/c2。
重正化（renormalization）
如果我们把粒子看作场量子化的结果，那么它们就可能会发生自相互作用，也就是它们可以与自己的场发生相互作用。这就意味着像微扰论这样用于求解场方程的手段往往会失去作用，表示自相互作用的修正项会变为无穷大。重正化就是通过重新定义场粒子本身的参数（如质量和电荷）来消除这些自相互作用项的一种数学手段。参见“自能”。
重子（baryon）
来源于希腊语barys，意为“重的”。重子是强子的一种，主要参与强相互作用，由三个夸克组成，比较重，因此得名。质子和中子都属于重子。
驻波（standing wave）
被限制在固定点之间振荡的波会发生干涉，并且有可能形成一系列驻波，弦乐器或管乐器中的音符的产生就是因为形成了驻波，在靠近山丘与急流的空气中也经常产生驻波。驻波产生的条件是振荡介质的长度必须是半波长的整数倍。
缀饰质量（dressed mass）
这种质量来源于量子波–粒子的自能，是它们与物理上不可分割的系统相互作用的结果。例如，电子通过与自身产生的电磁场相互作用而获得自能。
自能（self-energy）
在量子场论中，粒子被认为是场的基本涨落或是振动，其结果就是粒子会发生自相互作用，即与自己的场发生相互作用。这种相互作用会给粒子的能量带来被称为自能的增量。在早期描述电子的量子场论中，人们计算得到的自能结果是无穷大，这一问题后来随着重正化的提出而解决。
自旋（spin）
所有的基本粒子都具有一种被称为自旋的角动量。虽然电子的自旋最初是用“自转”来解释的（起初电子被认为会像陀螺一样绕轴自转），但是自旋实际上是一种相对论现象，在经典物理学中并没有对应的概念。自旋量子数也是粒子的特征性质之一。自旋为半整数的粒子被称为费米子，它们是物质粒子；自旋为整数的粒子被称为玻色子，它们是传递力的粒子。
最小要素（natural minima/minima naturalia）
古希腊哲学家亚里士多德假设，一定存在一种“最小的部分”，自然产生的物质都可以被分割成这种最小的部分，同时不会失去其本质特征，但是这种最小的部分并不是原子。在亚里士多德的理论中，它们仍然是一种物质，理论上可以进一步分割，然而这样就会使其失去原本的性质，从而无法代表原物质。