Історично першими експериментально виявленими елементарними частинками були електрон, протон, а потім нейтрон. Однак незабаром з'ясувалося, що світ влаштований значно складніше. Було встановлено, що для кожної частинки є своя античастинка, що відрізняється від неї лише знаком зарядів; для частинок з нульовими значеннями всіх зарядів античастинка збігається з часткою (приклад - фотон). Далі, з розвитком експериментальної ядерної фізики, до перерахованих часткам додалося ще понад 300 частинок.
Елементарні частинки характеризуються своєю масою, електричним зарядом, власним моментом кількості руху - спіном. Виходячи із значення спина, все елементарні частинки можна розділити на дві групи. Частинки з напівцілим спіном називаються фермионами (в честь відомого фізика Е. Фермі). Всі ці частинки мають властивість, що має характер закону - частинки з напівцілим спіном можуть перебувати разом лише за умови, що їх фізичні стану (тобто вся сукупність характеризують частинок параметрів) не однакові. Цей закон в квантовій механіці називається забороною Паулі. Частинки з цілочисельним спіном називаються бозонами (в честь іншого великого фізика - Ш.Бозе). На них заборона Паулі не поширюється, і вони можуть знаходиться разом в будь-якій кількості.
Поля фермионов завжди залишаються квантовими, і в класичному межі вони переходять в частинки. Наприклад, електрон, що є ферміоном (його спін дорівнює 1/2), в класичному межі виступає як справжня частка, хоча і володіє хвильовими властивостями. Те ж відноситься до протону, нейтрону і всім іншим частинкам-ферміонами. Поля ж бозонів в межі переходять в класичні поля. Так, один з представників бозони частинок - фотон (його спін дорівнює 1) - в межі стає класичним електромагнітним полем (світло, радіохвилі). Існування фермионов і бозонів створює найважливішу передумову для проявів звичного нашого макросвіту, що складається з атомного речовини (ферміони) і випромінювань (бозони).
Знаючи, що всі елементарні частинки є або бозонами, або фермионами, можна спробувати відповісти на питання про елементарні «цеглинки» матерії. Пошук найпростіших частинок речовини привів дослідників до розуміння того, що абсолютної елементарності не існує, що частка будь-якого рівня складна в своїй суті і в своїх проявах, вона невіддільна від інших фізичних реальностей, в числі яких особлива роль належить фізичному вакууму. Умовно ж прийнято вважати елементарними ті частинки, у яких сьогодні не виявлено внутрішня структура.
Відомі три класи таких частинок: лептони, кварки і бозони. Лептони і кварки відносяться до ферміонами. Клас лептонів складається з шести частинок і шести античастинок (електрон, мюон, тау-лептон і три види нейтрино). Кожному зарядженого лептони відповідає нейтральна частинка - нейтрино (електронне, мюонне або тау). Лептони грають важливу роль в структурі світу. Нейтральні лептони беруть участь тільки в слабкій взаємодії; заряджені - в слабкому і електромагнітному.
Клас кварків. як і клас лептонів, містить шість частинок і стільки ж античастинок. Фізики назвали кожен тип кварків ароматом. Цей термін, що асоціюється з нюхом, насправді позначає квантове число, яке приписують часткам даного типу. Аромати позначаються першими буквами англійських слів, прийнятих в якості їх назви: up, down, strange, charmed, beauty, truth. Кварки - електрично заряджені частинки. Але їх заряди мають дробові значення по відношенню до заряду електрона, умовно прийнятого за 1, і рівні ± 1/3 або ± 2/3. Експериментальні пошуки дрібного заряду виявилися безуспішними, хоча точність вимірювань була доведена до виключно високих значень. Очевидно, існування в природі дробового електричного заряду можливо за умови, що такі заряди разом зі своїми частками-носіями утворюють пов'язані об'єднання, в яких сумарний електричний заряд дорівнює або 0, або ± 1.
Також не вдалося виявити ні один кварк у вільному стані, хоча експерименти на прискорювачах дають переконливі непрямі докази їх реального існування в зв'язаному стані. Кварки і антикварки групуються або по дві, або по три частки, утворюючи складові частинки, названі адронів. Кварки існують тільки в таких складових частинках, поза ними в сучасних умовах вони існувати не можуть, і це - принципове властивість речовини на даному мікрорівні.
Складені з кварків адрони поділяються на три групи. Перша - баріони - утворюється комбінаціями з трьох кварків. Ця група включає протон і нейтрон - фундаментальну основу атомних ядер. Другу групу утворюють частинки, одержувані шляхом поєднання кварка і антікварка. Вони називаються мезонами. Ще одна група містить частинки, утворені сполученнями трьох антикварків. У неї потрапляють Антипротон, тобто те, що складає основу антиречовини. Вище перераховані частки-адрони складають лише невелику частину утворюються з кварків частинок. Більшу частину їх складають так звані резонанси - нестійкі коротко живуть частинки, швидко розпадаються на стабільні частинки. Адрони беруть участь в сильному, слабкому і електромагнітному взаємодіях.
В описаній стрункою схемою виявляється принциповий дефект. Кварки будучи фермионами, повинні підкорятися забороні Паулі і не можуть з'єднуватися вшити, якщо їх стану однакові. А в баріонних і антібаріонов частинках кварки одного аромату часто виявляються разом. Наприклад, протон утворюється комбінацією кварків, що записується так: uud, нейтрон - udd. Здавалося б, порушується заборона Паулі. Для усунення цього протиріччя ввели припущення, що кварки одного аромату не ідентичні, що вони розрізняються характером взаємодії один з одним і тому для їх опису ввели ще одне квантове число - колір.
Взаємодія колірних зарядів здійснюють глюони. Глюони, володіючи колірним зарядом, взаємодіють один з одним. Мабуть, в цьому лежить причина принципово нового явища, званого конфайнментом або невилетаніем кварків. Справа в тому, що, незважаючи на досить великі енергії частинок, прискорених в сучасних прискорювачах, кварки спостерігати у вільному стані не вдається. Вони, мабуть, існують в природі тільки у вигляді пар кварк-антікварк (), трійок (qqq) або більш складних утворень. При об'єднанні кварків і антикварків в адрони повинні виконуватися дві умови: сумарний електричний заряд кварків в адрони повинен бути цілочисельним; кварки з'єднуються в Адрон, повинні повністю компенсувати свої колірні заряди і задовольняти ознакою безбарвності.