Các phần nhỏ nhất của nguyên tử là fermion, các hạt cơ bản tạo nên các thành phần hạ nguyên tử trong mỗi nguyên tử. Nguyên tử, hạt nhỏ nhất của một nguyên tố vẫn giữ được các đặc tính của nguyên tố, được cấu tạo của proton, neutron và electron. Các proton và neutron có thể bị chia nhỏ thành quark, một loại fermion. Electron là một loại lepton, một loại khác của fermion.
Fermions là khối cấu tạo của vật chất và năng lượng trong vũ trụ, và được cho là những hạt nhỏ nhất tồn tại. Fermions tạo nên hầu hết những gì quan sát được trong vũ trụ.
Fermions được chia thành hai lớp: quark và lepton. Có sáu loại quark: lên, xuống, quyến rũ, kỳ lạ, trên và dưới. Các proton và neutron được tạo thành từ ba hạt quark mỗi loại. Một proton có hai quark lên và một quark xuống, trong khi một neutron có hai quark xuống và một quark lên. Các hạt quark có điện tích phân số, nhưng khi chúng kết hợp thành các hạt hadron như proton và neutron, chúng tạo ra một hình thành dẫn đến một điện tích số nguyên thuần.
Leptons cũng có sáu loại, một trong số đó là electron. Không giống như các hạt quark, luôn được tìm thấy trong các nhóm, các lepton là các hạt đơn độc.
