原子(atom)は中心の原子核と周囲の電子(electron)の雲で構成され、約1億分の1cm、原子核はさらにその約10万分の1。原子核の陽子(proton)数が元素(element)を決定し、中性原子(neutral atom)はこれと同数の電子をもつ。同じ元素でも原子核の中性子(neutron)数の異なるものをアイソトープ(isotope 同位元素ともいう)といい、多くは不安定で放射線を出して安定な核に崩壊する(→「安定原子核」)。原子核の性質は電磁力(electromagnetic force)、湯川秀樹による中間子論から発見された強い力(strong force)、E.フェルミによる中性子のベータ崩壊の理論から発見された弱い力(weak force)で決まる。原子を作る素粒子はバリオン(baryon 陽子、中性子などの重粒子族)、メゾン(meson 陽子や中性子の間で働く核力を媒介するπ中間子などの中間子族)、レプトン(lepton 電子、ニュートリノなどの軽粒子族)に分類される。