Atom to układ elektrycznie obojętny, zbudowany z dodatnio naładowanego jądra i elektronów. Jądro składa się z protonów i neutronów, czyli nukleonów. Między nukleonami w jądrze działają niezależne od ładunku siły przyciągania, zwane siłami jądrowymi.
| proton p+ | neutron no | elektron e- |
| - cząstka obdarzona jednostkowym ładunkiem dodatnim o wartości 1,6 · 10–19 C - masa: 1,00728 u - należy wraz z neutronem do nukleonów - zbudowany z kwarków - z greckiego protos – pierwszy |
- cząstka pozbawiona ładunku elektrycznego - masa: 1,00867 u - należy wraz z protonem do nukleonów - zbudowany z kwarków - cechuje go szybki rozpad poza atomem - z łaciny neutrum – obojętne, nijakie |
- cząstka obdarzona jednostkowym ładunkiem ujemnym o wartości1,6 · 10–19 C - masa: 0,0005486 u - trwała cząstka - decyduje o podstawowych właściwościach fizycznych i wszystkich właściwościach chemicznych - z greckiego elektron – bursztyn |
Obecnie wiadomo, że określenie „cząstka elementarna” dotyczy elektronu; protony i neutrony posiadają bardziej złożoną budowę. Elementami budującymi te cząstki są kwarki. Kwarki to (obok leptonów, do których należy między innymi elektron) cząstki elementarne budujące materię. Znanych jest sześć rodzajów kwarków:
- górny (up, u)
- dolny (down, d)
- dziwny (strange, s)
- powabny (charm, c)
- prawdziwy (truth, t) lub szczytowy (top, t)
- piękny (beautiful, b) lub denny (bottom, b)
Kwarki to cząstki obdarzone połówkowym spinem i ułamkowym ładunkiem elektrycznym. Kwarki u, c, t mają ładunek wynoszący +2/3 ładunku elementarnego, natomiast kwarki d, b, s mają ładunek –1/3 ładunku elementarnego. Kwarki są cząstkami niewystępującymi samodzielnie – zgrupowane są po trzy lub istnieją w parach kwark - antykwark.
Antykwark jest antycząstką, co oznacza, że ma taką samą masę i spin, ale przeciwny ładunek niż dany kwark. Każdy kwark, oprócz masy i ładunku, ma jeszcze tzw. kolor.
Kolor kwarku jest właściwością zbliżoną do ładunku elektrycznego i występuje w trzech odmianach: czerwony, zielony i niebieski.
Protony i neutrony, czyli trwała materia, są zbudowane z kwarków d i u. Proton składa się z 2 kwarków u i 1 kwarku d, a neutron z 1 kwarku u i 2 kwarków d. Nukleony złożone są więc z zespołów trzech kwarków, które oddziaływują ze sobą za pomocą nienaładowanych cząstek, zwanych gluonami (od ang. glue – klej). Kwarki s, c, b nie budują trwałej materii, pojawiają się tylko w reakcjach odbywających się w akceleratorach (urządzenia przyspieszające cząstki), w których cząstki osiągają bardzo wysoki energie. Kwark t jest bardzo nietrwały.