Najstarsze odniesienia do atomistycznej budowy materii pojawiły się już w V wieku p.n.e. Wtedy to po raz pierwszy w historii filozof Demokryt postulował, że cała materia składa się z małych kulek czyli atomów. Twierdził, że różnorodność świata wynika właśnie z różnorodności atomów.

Były to jednak rozważania czysto teoretyczne, nie poparte żadnymi doświadczeniami. Do nowoczesnego spojrzenia na problem atomu przyczynił się dopiero Dalton na początku XIX wieku. Stwierdził on, że wszystkie pierwiastki składają się z niepodzielnych cząstek zwanych atomami, które zachowują wszystkie własności danego pierwiastka. I co więcej wszystkie atomy danego pierwiastka mają takie same rozmiary i identyczną masę. Nie zdawano sobie jednak sprawy o prawdziwych rozmiarach atomów. Pierwsze szacunkowe oceny rozmiarów atomów pojawiły się dopiero w drugiej połowie XIX wieku. Koncepcja atomów przyjęła się jednak tak naprawdę dopiero na początku XX wieku.

Ówczesne badania pokazały, że atomy zbudowane są z jąder i krążących wokół jąder elektronów. Jądra natomiast składają się z protonów i neutronów. Przez długi czas wydawało się, że składniki atomów są niepodzielne i stanowią najmniejsze "cegiełki" do budowy świata. Okazał się jednak, że było to błędne podejście. Do tej pory przez fizyków zostało odkrytych ponad 200 cząstek, które w różnych momentach uznawane były za cząstki elementarne.

Zarówno proton jak i neutron należą do tzw. hadronów czyli cząstek odczuwających oddziaływania silne.

Wszystkie hadrony zbudowane są z kwarków. Pod względem budowy hadrony można podzielić na:

  • bariony - zbudowane są zawsze z trzech kwarków. Protony składają się z dwóch kwarków "up" i jednego "down", a neutrony z jednego "up" i dwóch "down".
  • mezony - zbudowane są z pary: kwark - antykwark połączonych tzw. siłą koloru czyli dzięki wymianie gluonów.

Wszystkie kwarki mają spin ½. Charakterystyczne dla nich jest posiadanie niecałkowitego ładunku elektrycznego. Niektóre mają ładunek równy 2/3 ładunku elementarnego a inne -1/3.

Kwarki poddają się oddziaływaniu siły koloru. Nośnikami koloru są gluony, które są odpowiednikami fotonów.

Kwarki występują w trzech barwach: czerwony, zielony i niebieski, oraz w 6 zapachach: górny, dolny, dziwny, powabny, szczytowy i spodni. Każdemu kwarkowi odpowiada antykwark.

Kwarki nie występują pojedynczo, tak że ładunek hadronu jest zawsze całkowity. Hadrony również nie maja koloru.

Oprócz kwarków do cząstek elementarnych zaliczane są leptony. Do tej grupy należą: elektrony, miony, taony, oraz neutrina. Są to cząstki, które nie oddziałują silnie. Uważa się, że nie mają one żadnej struktury wewnętrznej. Każdy lepton posiada swój odpowiednik każdego świecie antymaterii. Antyleptony mają identyczną masę ale ładunek każdego przeciwnym znaku niż odpowiadające im leptony. Leptony mogą istnieć niezależnie od innych cząstek.

Taką budowę świata, z kwarków i leptonów, zakłada Model Standardowy. Wg niego są to jedyne cząstki prawdziwie elementarne i stanowią najmniejsze elementy składowe wszystkich innych cząstek. Do cząstek elementarnych zalicza się również cząstki związane z przenoszeniem oddziaływań, czyli nie stanowiące elementu budulcowego. Do tej grupy zalicza się np. fotony związane z przenoszeniem oddziaływań elektromagnetycznych. Oprócz fotonów do bozonów przenoszących oddziaływania należą: glony czyli nośniki silnych oddziaływań oraz bozony wektorowe pośrednie związane z oddziaływaniami słabymi i grawitony uważane za nośniki oddziaływań grawitacyjnych.

Model Standardowy wypowiada się również na temat sił działających między cząstkami. Wymienia cztery podstawowe oddziaływania, które nazywa się siłami natury. Mowa tu o oddziaływaniu grawitacyjnym, elektromagnetycznym, słabym oddziaływaniu jądrowym oraz o sile koloru.

Od końca lat 90-tych XX wieku prowadzone są eksperymenty, których wyniki zdają się potwierdzać istnienie dotąd nieznanego oddziaływania między elektronami i kwarkami. Są to prawdopodobnie siły bardzo krótkiego zasięgu.

Były to eksperymenty polegające na wysokoenergetycznych zderzeniach protonów i elektronów. Być może więc najbliższe lata przyniosą rozszerzenie Modelu Standardowego.