Yra dvi pagrindinės subatominių dalelių kategorijos – fermionai ir bozonai. Fermionai yra dalelės, kurias laikome „daikčiukais“ – leptonai, tokie kaip elektronas, neutrinai ir pusbroliai, ir kvarkai, tokie kaip upinis kvarkas, ir kitos didelės šeimos grupės. Matavimo bozonai yra dalelės, tarpininkaujančios keturioms pagrindinėms gamtos jėgoms – silpnosioms ir stipriosioms branduolinėms jėgoms, elektromagnetizmui ir gravitacijai. Tai yra pažįstamas fotonas ir jo daug rečiau matomi pusbroliai, W ir Z bozonai, gliuonai ir (fizikai tikisi) gravitonas – labai ieškoma dalelė, kuri, kaip manoma, tarpininkauja gravitacinei sąveikai.
Svarbu suprasti skirtumą tarp subatominių dalelių ir pagrindinių dalelių. Fundamentalus reiškia, kad dalelė neturi mažesnių sudedamųjų dalių; tai yra esminis dalykas. Ne visos subatominės dalelės yra pagrindinės, nors visos žinomos pagrindinės dalelės yra subatominės, ty mažesnės už atomus. Pavyzdžiui, protonai ir neutronai, subatominės dalelės, sudarančios atomą, yra sudėtinės dalelės, o ne pagrindinės, sudarytos iš vis dar mažesnių kvarkų ir gliuonų. Egzotiškos dalelės, tokios kaip tau neutrinas ar miuonai, yra subatominės, nes yra mažesnės už atomus, tačiau verta atsiminti, kad tai nėra atomų, sudarančių matomas struktūras mūsų visatoje, dalis.
Subatominių dalelių yra tiek daug ir įvairių, kad fizikai joms apibūdinti panaudojo terminą „dalelių zoologijos sodas“. Leptonų srityje yra 3 elektronų tipai – elektronas, miuonas ir tau – 3 tipai neutrinų, o jų antidalelės, sudarančios 12 leptonų. Yra žinomi keturi matuoklio bozonai – fotonas, W ir Z bozonai bei gliuonas. Du papildomi bozonai, kurie beveik neabejotinai egzistuoja, bet dar nebuvo pastebėti, yra Higso bozonas ir gravitonas. Tai padidina pagrindinių dalelių skaičių iki 18. Pridėkite viršutinius, apatinius, aukštesnius, keistus ir žavingus kvarkus bei jų antikvarkus ir gausite 30 pagrindinių subatominių dalelių.
Tačiau tai dar ne viskas. Galite prisiminti, kad protonas arba neutronas susideda iš trijų kvarkų. Tai apima du aukštyn ir žemyn kvarkus ir vieną iš likusių kvarkų, sulipusių kartu su gliuonais atomo branduolyje. Tačiau tai nėra vienintelė galima kvarkų konfigūracija – tik pati stabiliausia. Jei galėtumėte kaip nors savo nuožiūra paimti pagrindines daleles ir sujungti jas į bet kokias konfigūracijas, galėtumėte sukurti tūkstančius naujų subatominių dalelių.
Šimtai šių subatominių dalelių iš tikrųjų buvo pastebėti dalelių greitintuvo eksperimentuose. Jie apima mezonus, kurie turi tik du kvarkus, ir hadronus, kurie turi tris panašius protonus ir neutronus. Taip pat yra vadinamųjų klijų rutulių arba gluonio, subatominės dalelės, sudarytos tik iš gliuonų, ir įtariamas tetrakvarkas, subatominių dalelių rūšis, kurią sudarytų keturi kvarkai. Ar egzistuoja pentakvarkai ir ne tik? Galbūt taip, bet norint juos rasti, prireiktų eksperimentinio aparato, gerokai viršijančio mūsų dabartinį geriausią.