Atomi predstavljaju najmanje komade materije s konstantnim svojstvima i nazivaju se osnovnom jedinicom materije. Međutim, znanstvenici su otkrili da atomi nisu najmanje čestice u prirodi. Unatoč njihovoj maloj veličini, postoji niz mnogo manjih čestica, poznatih kao subatomske čestice. Zapravo su te subatomske čestice koje tvore gradivne dijelove našega svijeta, poput protona, neutrona, elektrona i kvarka, ili ga uništavaju, poput alfa i beta čestica.
Protoni
Proton je otkrio Earnest Rutherford 1919. godine. Ova subatomska čestica nalazi se u jezgrama atoma. Masa čestice jednaka je približno jednoj atomskoj masi i, zajedno s atomovim neutronima, čini većinu ukupne mase atoma. Protoni imaju pozitivan naboj. Atomi svakog elementa imaju određeni broj protona, koji predstavljaju atomski broj elemenata.
Neutroni
Neutron je otkrio James Chadwick 1932. godine. Ova subatomska čestica nalazi se u jezgrama atoma. Masa čestice jednaka je približno jednoj atomskoj masi i, zajedno s protonima atoma, čini većinu ukupne mase atoma. Neutroni nemaju električni naboj. Broj neutrona može varirati za atome određenog elementa, sa svakom varijacijom koja se naziva izotop.
Elektroni
Elektron je prva identificirana subatomska čestica koju je 1897. otkrio Sir John Joseph Thomson. Elektroni kruže oko jezgre atoma u onome što se naziva elektronskim oblakom. Masa čestice je sićušna, približno 1.840 puta manja od protona i neutrona. Subatomska čestica ima negativan naboj. Elektroni su prvenstveno odgovorni za kemijske interakcije. Elektroni u vanjskoj orbiti gube se, dobivaju ili dijele s drugim atomima, tvoreći kemijske veze.
Alfa čestice
Alfa čestice predstavljaju jezgre atoma helija, sastavljene od dva protona i dva neutrona. Te subatomske čestice nastaju radioaktivnim alfa raspadom u velikim, nestabilnim atomima. Te čestice imaju relativno malu energiju i nisu u mogućnosti prodrijeti vrlo duboko u druge materijale. Međutim, zbog svoje veličine, alfa čestice mogu biti izuzetno destruktivne za ljudske stanice s kojima uspiju doći u kontakt.
Beta čestice
Beta čestice predstavljaju slobodne elektrone ili pozitrone. Pozitroni imaju istu masu kao i elektroni, ali imaju pozitivan naboj. Beta čestice nastaju radioaktivnim beta raspadom. Imaju relativno visoku energiju i kreću se velikom brzinom. Zbog ovih svojstava beta čestice mogu prodrijeti u materijale oko 100 puta dublje od alfa čestica.
Kvarkovi
Kvarkovi predstavljaju najmanje poznate subatomske čestice. Ti gradivni blokovi materije smatraju se novim elementarnim česticama, zamjenjujući protone, neutrone i elektrone kao temeljne čestice svemira. Postoji šest vrsta, koje se nazivaju okusi kvarkova: gore, dolje, šarm, čudni, gornji i donji. Nadalje, kvarkovi dolaze u tri boje koje predstavljaju njihovu snagu: crvenu, plavu i zelenu. Kvarkovi gore i dolje su najčešći i najmanje masivni. Protoni se sastoje od jednog donjeg i dva gornja kvarka, dok se neutroni sastoje od jednog donjeg i dva gornja kvarka.