在弦論裡，基本粒子們點粒子雖然變成了一維的弦，弦的長度小於普朗克長度（10的負35次方米）。但即使是這些一維的弦，它也是分布在全空間的場，物理上稱為「非定域」。體積的概念仍然不適用。
至於那些處於束縛態的複合粒子（質子，中子，甚至原子核和原子分子都可以認為是基本粒子組成的束縛態），嚴格地說它們的波函數也是分布在全空間的，只是絕大部分的機率（99.999……%）分布於一個很小的體積之內。如原子一般為10的負10次方米，原子核一般為10的負15次方米。體積的概念到這個層次才變得有點意義。
愛因斯坦的廣義相對論所暗含的光滑的空間幾何在該尺度下是會被量子漲落所破壞的；Planck Lengh，普朗克長度，10^-35m，比它更小的程度沒有物理意義。同時，這也是弦理論的維度。
普朗克粒子是一種假設的粒子，定義為約化康普頓波長等於半個史瓦西半徑的微黑洞。其大小約等於是十的負三十五次方米。
與質子這類的粒子比較，普朗克粒子是極小極重的粒子,比現在未知的夸克，希格斯粒子，中微子，引力子等等還要小很多。
許多物理學家認為普朗克粒子會因為霍金輻射而消失不見。依照理論估計，普朗克粒子的壽命只有 10E－43秒，或 普朗克時間。這麼極短的一霎那時間，目前尚無法成功地測量。在另一方面，霍金輻射這理論仍舊存在著許多爭議，仍舊等待更多的研究與論證。
中微子又譯作微中子，是輕子的一種，是組成自然界的最基本的粒子之一，常用符號ν表示。中微子不帶電，自旋為1/2，質量非常輕（有的小於電子的百萬分之一），以接近光速運動。
中微子個頭小，不帶電，可自由穿過地球，與其他物質的相互作用十分微弱，號稱宇宙間的「隱身人」。科學界從預言它的存在到發現它，用了20多年的時間。
2013年11月23日，科學家首次捕捉高能中微子，被稱為宇宙"隱身人"。他們利用埋在南極冰下的粒子探測器，首次捕捉到源自太陽系外的高能中微子
前子（Preon），目前為科學家推測出的組成物質的一種假想粒子，是組成夸克的一種更小的粒子。提出這一假設的瑞典科學家指出：前子可能存在於宇宙大爆炸後的超密塊狀物中，而這些物體可以被現有的天文觀測技術探測到。那就是在宇宙中可能探測到比中子星、夸克星更加緻密的前子星，如果前子星確實存在，它們或許會佔宇宙暗物質質量的很大一部分。
粒子間的各種弱相互作用都會產生高能中微子，而弱相互作用速度緩慢正是造就了恆星體內「質子-質子」反應的主要障礙，這也解釋了為什麼中微子能輕易的穿過普通物質而不發生反應。太陽體內有弱相互作用參與的核反應每秒會產生10的38次方個中微子，暢通無阻的從太陽流向太空。每秒鐘會有1000萬億個來自太陽的中微子穿過每個人的身體，甚至在夜晚，太陽位於地球另一邊時也一樣。
夸克（英語：quark，又譯「層子」）是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。由於一種叫「夸克禁閉」的現象，夸克不能夠直接被觀測到，或是被分離出來；只能夠在強子裡面找到夸克。就是因為這個原因，我們對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。
所有的中子都是由三個夸克組成的，反中子則是由三個相應的反夸克組成的，比如質子，中子。質子由兩個上夸克和一個下夸克組成，中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成。
我們知道夸克有六種，夸克的種類被稱為「味」，它們是上、下、粲、奇、底及頂。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因，上及下夸克一般來說很穩定，所以它們在宇宙中很常見，而奇、粲、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生（例如宇宙射線及粒子加速器）。
夸克有著多種不同的內在特性，包括電荷、色荷、自旋及質量等。在標準模型中，夸克是唯一一種能經受全部四種基本相互作用的基本粒子，基本相互作用有時會被稱為「基本力」（電磁、引力、強相互作用及弱相互作用）。夸克同時是現時已知唯一一種基本電荷非整數的粒子。夸克每一種味都有一種對應的反粒子，叫反夸克，它跟夸克的不同之處，只在於它的一些特性跟夸克大小一樣但正負不同。
物理學家歐內斯特·盧瑟福被公認為質子的發現人。1918年他任卡文迪許實驗室主任時，用α粒子轟擊氮原子核，注意到在使用α粒子轟擊氮氣時他的閃光探測器紀錄到氫核的跡象。質子命名為proton，這個單詞是由希臘文中的「第一」演化而來的。盧瑟福認識到這些氫核唯一可能的來源是氮原子，因此氮原子必須含有氫核。他因此建議原子序數為1的氫原子核是一個基本粒子。在此之前尤金·戈爾德斯坦（Eugene Goldstein）就已經注意到陽極射線是由正離子組成的。但他沒有能夠分析這些離子的成分。盧瑟福發現質子以後，又預言了不帶電的中子存在。
今時今日，以粒子物理學的標準模型理論為基礎而論，因為質子是複合粒子，所以不再被編入基本粒子的家族中
γ射線，又稱γ粒子流，是原子核能級躍遷蛻變時釋放出的射線，是波長短於0.01埃的電磁波。γ射線有很強的穿透力，工業中可用來探傷或流水線的自動控制。γ射線對細胞有殺傷力，醫療上用來治療腫瘤。γ射線首先由法國科學家P.V.維拉德發現，是繼α、β射線後發現的第三種原子核射線。
在太空中產生的伽馬射線是由恆星核心的核聚變產生的，因為無法穿透地球大氣層，因此無法到達地球的低層大氣層，只能在太空中被探測到。太空中的伽瑪射線是在1967年由一顆名為「維拉斯」的人造衛星首次觀測到。從20世紀70年代初由不同人造衛星所探測到的伽瑪射線圖片，提供了關於幾百顆此前並未發現到的恆星及可能的黑洞。於90年代發射的人造衛星（包括康普頓伽瑪射線觀測臺），提供了關於超新星、年輕星團、類星體等不同的天文信息。
氖（neon）（舊譯作氝，訛作氞），是一種化學元素，它的化學符號是Ne，它的原子序數是10，是一種無色的稀有氣體，把它放電時呈橙紅色。氖最常用在霓紅燈之中。空氣中含有少量氖。屬零族元素，為稀有氣體的成員之一。氖元素至今未製得穩定化合物，在自然界中全部以單原子分子（氖氣）形式存在。
英國化學家威廉·拉姆塞在發現氬和氦後發現它們的性質與已發現的其他元素都不相似，所以他提議在化學元素周期表中列入一族新的化學元素。他還根據門捷列夫提出的關於元素周期分類的假說，推測出該族還應該有一個原子量為20的元素。
在1896～1897年間，拉姆塞在特拉威斯的協助下，試圖用找到氦的同樣方法，加熱稀有金屬礦物來獲得他預言的元素。他們試驗了大量礦石，但都沒有找到。最後他們想到了，從空氣中分離出這種氣體。但要將空氣中的氬除去是很困難的，化學方法基本無法使用。只有把空氣先變成液體狀態，然後利用組成它成分的沸點不同，讓它們先後變成氣體，一個一個地分離出來。1898年5月24日拉姆塞獲得英國人漢普森送來的少量液態空氣。拉姆塞和特拉威斯從液態空氣中首先分離出了氪。接著他們又對分離出來的氬氣進行了反覆液化、揮發，收集其中易揮發的組分。1898年6月12日他們終於找到了氖，元素符號Ne，來自希臘文Neos
碳原子一般是四價的，這就需要4個單電子，但是其基態只有2個單電子，所以成鍵時總是要進行雜化。最常見的雜化方式是sp3雜化，4個價電子被充分利用，平均分布在4個軌道裡，屬於等性雜化。這種結構完全對稱，成鍵以後是穩定的σ鍵，而且沒有孤電子對的排斥，非常穩定。金剛石中所有碳原子都是這種以此種雜化方式成鍵。烷烴的碳原子也屬於此類。
釹在維也納於1885年由Karl Auer發現。它的故事開始於鈰的發現，Carl Gustav Mosander於1839年從鈰中提取出了didymium（鐠釹混合物）。後來發現這是鑭系元素的混合物，於1879年，釤從didymium中被提取出來，接下來的一年釓被提取。在1885年，Auer從didymium中獲取了釹和鐠，原子光譜學揭露了它們的存在。Didymium被Bohuslav Brauner研究，在布拉格於1882年，它根據它的來源展現出了多變性。在當時他完成了他的發現，Auer曾是偉大的德國化學家Robert Bunsen的研究生，他是didymium的世界專家，但他立即承認了Auer的發現，然而其它化學家在好多年內仍留有懷疑。
這種純淨的金屬樣本於1925年被第一次生產。
是一種化學元素，屬於鹼金屬，帶銀金色。銫色白質軟，熔點低，28.44℃時即會熔化，它是在室溫或者接近室溫的條件下為液體的五種金屬元素之一。銫的物理和化學性質與同為鹼金屬的銣和鉀相似。銫通常從銫榴石中提取出來，而其放射性同位素，尤其是銫-137，是更重元素的衰變產物，可從核反應堆產生的廢料中提取。二十世紀九十年代以來，用於鑽井液的甲酸銫成為銫元素的最大應用，該元素在化工業以及電子產業等有重要用途，其放射性同位素銫-137的半衰期大約為30年，可以用於醫學、工業測量儀器以及水文學。雖然銫僅有輕微的毒性，但其金屬卻是一種有害的材料，若其放射性同位素釋放到了環境中，將對健康造成較大的威脅。
碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。
碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結構（徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子兩端基本上都封口）的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為2~20 nm。並且根據碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種。其中螺旋型的碳納米管具有手性，而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。