Ir divas galvenās subatomisko daļiņu kategorijas – fermioni un bozoni. Fermioni ir daļiņas, kuras mēs uzskatām par “salietām” — leptoni, piemēram, elektroni, neitrīno un brālēni, un kvarki, piemēram, augšējais kvarks, un citas tās lielajā saimē. Mērbozoni ir daļiņas, kas ir starpnieks četros dabas pamatspēkos – vājajos un stiprajos kodolspēkos, elektromagnētismā un gravitācijā. Tie ietver pazīstamo fotonu un tā daudz retāk redzamos radiniekus, W un Z bozonus, gluonus un (fiziķi sagaida) gravitonu, ļoti pieprasīto daļiņu, kas, domājams, ir starpnieks gravitācijas mijiedarbībā.
Ir svarīgi saprast atšķirību starp subatomiskajām daļiņām un fundamentālajām daļiņām. Fundamentāls nozīmē, ka daļiņai nav mazāku sastāvdaļu; tas ir fundamentāli. Ne visas subatomiskās daļiņas ir fundamentālas, lai gan visas zināmās pamatdaļiņas ir subatomiskas, kas nozīmē mazākas par atomiem. Piemēram, protoni un neitroni, subatomiskās daļiņas, kas veido atomu, ir saliktas daļiņas, nevis pamata daļiņas, kas sastāv no vēl mazākiem kvarkiem un gluoniem. Eksotiskās daļiņas, piemēram, tau neitrīno vai mioni, ir subatomiskas, jo tās ir mazākas par atomiem, taču ir vērtīgi atcerēties, ka tās nav daļa no atomiem, kas veido redzamās struktūras mūsu Visumā.
Subatomisko daļiņu ir tik daudz un dažādas, ka fiziķi to raksturošanai izmantojuši terminu “daļiņu zoodārzs”. Leptonu jomā ir 3 veidu elektroni – elektrons, mions un tau – 3 veidu neitrīno, un to antidaļiņas, kas veido 12 leptonus. Ir zināmi četri gabarītu bozoni – fotons, W un Z bozons un gluons. Divi papildu bozoni, kas gandrīz noteikti pastāv, bet vēl nav novēroti, ietver Higsa bozonu un gravitonu. Tādējādi pamatdaļiņu kopskaits ir 18. Pievienojiet augšējos, apakšējos, augšējos, dīvainos un burvīgos kvarkus un to antikvarkus, un jūs iegūstat 30 fundamentālās subatomiskās daļiņas.
Tomēr tas vēl nav viss. Jūs varat atcerēties, ka protonu vai neitronu veido trīs kvarki. Tie ietver divus augšējos un lejupējos kvarkus un vienu no atlikušajiem kvarkiem, kas atoma kodolā ir salipuši kopā ar gluoniem. Tomēr šī nav vienīgā iespējamā kvarku konfigurācija – tikai visstabilākā. Ja jūs varētu kaut kādā veidā uzņemt fundamentālās daļiņas pēc vēlēšanās un salīmēt tās kopā patvaļīgās konfigurācijās, jūs varētu izveidot tūkstošiem jaunu subatomisku daļiņu.
Daļiņu paātrinātāja eksperimentos faktiski ir novēroti simtiem šo subatomisko daļiņu. Tajos ietilpst mezoni, kuriem ir tikai divi kvarki, un hadroni, kuriem ir trīs līdzīgi protoni un neitroni. Ir arī tā sauktās glueballs jeb gluonijs, subatomiskās daļiņas, kas sastāv tikai no gluoniem, un iespējamais tetrakvarks, subatomisku daļiņu suga, kas sastāvētu no četriem kvarkiem. Vai pastāv pentakvarki un ne tikai? Varbūt tā, bet, lai tos atrastu, būtu nepieciešams eksperimentāls aparāts, kas ievērojami pārsniedz mūsu pašreizējo labāko.