Postoje dvije glavne kategorije subatomskih čestica – fermioni i bozoni. Fermioni su čestice koje smatramo “stvarima” – leptoni poput elektrona, neutrina i rođaka, te kvarkovi poput up kvarka i drugih u njegovoj pozamašnoj obitelji. Gauge bozoni su čestice koje posreduju četiri temeljne sile prirode – slabu i jaku nuklearnu silu, elektromagnetizam i gravitaciju. To uključuje poznati foton i njegove daleko rjeđe viđene rođake, W i Z bozone, gluone i (fizičari očekuju) graviton, toliko traženu česticu za koju se smatra da posreduje u gravitacijskim interakcijama.
Važno je razumjeti razliku između subatomskih čestica i osnovnih čestica. Fundamentalno znači da čestica nema manjih sastojaka; temeljno je. Nisu sve subatomske čestice fundamentalne, iako su sve poznate fundamentalne čestice subatomske, što znači manje od atoma. Na primjer, protoni i neutroni, subatomske čestice koje čine atom, složene su čestice, a ne temeljne, jer se sastoje od još manjih kvarkova i gluona. Egzotične čestice poput tau neutrina ili miona subatomske su jer su manje od atoma, no vrijedno je zapamtiti da one nisu dio atoma koji čine vidljive strukture u našem svemiru.
Subatomske čestice su toliko brojne i raznolike da su fizičari upotrijebili izraz “čestica zoološki vrt” kako bi ih opisali. U domeni leptona postoje 3 vrste elektrona – elektron, mion i tau – 3 vrste neutrina, te njihove antičestice koje čine 12 leptona. Postoje četiri poznata gauge bozona – foton, W i Z bozon i gluon. Dva dodatna bozona, koja gotovo sigurno postoje, ali još nisu uočena, uključuju Higgsov bozon i graviton. To dovodi do ukupnog broja osnovnih čestica na 18. Dodajte vrh, dolje, dno, gore, čudne i šarm kvarkove i njihove antikvarkove, i dobit ćete 30 osnovnih, subatomskih čestica.
Međutim, to nije sve. Možda se sjećate da se proton ili neutron sastoje od tri kvarka. To uključuje dva od gore i dolje kvarkova, i jedan od preostalih kvarkova, zaglavljenih zajedno s gluonima u jezgri atoma. Međutim, ovo nije jedina moguća konfiguracija kvarka – samo najstabilnija. Kad biste nekako mogli pokupiti temeljne čestice po volji i zalijepiti ih zajedno u proizvoljne konfiguracije, mogli biste stvoriti tisuće novih subatomskih čestica.
Stotine ovih subatomskih čestica zapravo su opažene u eksperimentima s akceleratorima čestica. Oni uključuju mezone, koji imaju samo dva kvarka, i hadrone, koji imaju tri slična protona i neutrona. Tu su i takozvane glueballs ili gluonij, subatomske čestice koje se ne sastoje samo od gluona, te navodni tetrakvark, vrsta subatomske čestice koja bi se sastojala od četiri kvarka. Postoje li pentakvarkovi i dalje? Možda i jest, ali za njihovo pronalaženje bio bi potreban eksperimentalni aparat koji je daleko veći od našeg trenutnog najboljeg.