Jądra atomowe zbudowane są z protonów i neutronów. Protony i neutrony zbudowane są z kwarków i każdy z nich zawiera trzy kwarki określonego rodzaju. Obecnie zakłada się, że kawarki to cząstki elementarne, niezłożone z cząstek jeszcze prostszych. Kwarki to osobliwe cząstki które nie mogą występować pojedynczo, tylko w grupach po dwa lub trzy. Znane jest wiele cząstek złożonych z dwóch lub trzech kwarków, jednak tylko proton i neutron są na tyle trwałe, że mają dla nas znaczenie. Poza kwarkami świat zawiera jeszcze elektrony (cząstki elementarne), neutrina i kilka rodzajów cząstek przenoszących działanie (np: fotony). Fotony to cząstki przenoszące oddziaływania elektromagnetyczne; z nich składa się chociażby światło. Neutrina to cząstki o wielkiej przenikliwości, które mogą z łatwości na wskroś przelecieć Ziemię. Do badania cząstek elementarnych służą akceleratory, w których cząstki rozpędza się do prędkości zbliżonej do prędkości światła, a następnie bada się zjawiska zachodzące przy ich zderzeniach. Prócz cząstek istnieją również antycząstki. Prawie każda cząstka ma antycząstkę która pod pewnymi względami jest identyczna jak cząstka, a pod innymi są przeciwne (np: mają przeciwny ładunek elektryczny). W myśl wzoru E = mc² kiedy cząsteczka spotyka się z antycząsteczką następuje proces anihilacji; obie znikają przy czym wydziela się gigantyczna ilość energii.