Baryoner og mesoner er komplekse subatomare partikler, der er bygget op af mere elementære objekter, kvarkerne. Seks typer kvarker er sammen med deres tilsvarende antikvarker nødvendige for at udgøre alle de kendte hadroner. De seks varianter eller “smagsvarianter” af kvark har fået navnene up, down, charm, strange, top og bottom. Betydningen af disse noget usædvanlige navne er ikke vigtig; de er opstået af en række årsager. Det vigtige er den måde, som kvarkerne bidrager til materien på forskellige niveauer, og de egenskaber, som de bærer.
Kvarkerne er usædvanlige, fordi de bærer elektriske ladninger, der er mindre i størrelse end e, størrelsen af elektronens ladning (1,6 × 10-19 coulomb). Dette er nødvendigt, hvis kvarkerne skal kombineres sammen for at give de korrekte elektriske ladninger for de observerede partikler, som regel 0, +e eller -e. Kun to typer kvarker er nødvendige for at opbygge protoner og neutroner, som er bestanddelene i atomkerner. Det er op-kvarken, som har en ladning på +2/3e, og ned-kvarken, som har en ladning på -1/3e. Protonen består af to op-kvarker og en ned-kvark, hvilket giver den en samlet ladning på +e. Neutronen er derimod opbygget af en op-kvark og to ned-kvarker, så den har en nettoladning på nul. De andre egenskaber ved up- og down-kvarkerne lægges også sammen for at give de målte værdier for protonen og neutronen. F.eks. har kvarkerne et spin på 1/2. For at danne en proton eller en neutron, som også har spin 1/2, skal kvarkerne rette sig på en sådan måde, at to af de tre spins ophæver hinanden, så nettoværdien bliver 1/2.
Op- og ned-kvarker kan også kombineres for at danne andre partikler end protoner og neutroner. For eksempel kan de tre kvarkers spins arrangeres således, at de ikke ophæver hinanden. I så fald danner de kortlivede resonanstilstande, som har fået navnet delta, eller Δ. Deltaerne har spins på 3/2, og op- og ned-kvarkerne kombineres i fire mulige konfigurationer -uuu, uud, udd og ddd – hvor u og d står for op og ned. Ladningerne af disse Δ-tilstande er henholdsvis +2e, +e, 0 og -e.
De op- og nedadgående kvarker kan også kombinere sig med deres antikvarker for at danne mesoner. Pi-mesonen, eller pion, som er den letteste meson og en vigtig komponent i kosmisk stråling, findes i tre former: med ladning e (eller 1), med ladning 0 og med ladning -e (eller -1). I den positive tilstand kombineres en up-quark med en down-antiquark; en down-quark udgør sammen med en up-antiquark den negative pion; og den neutrale pion er en kvantemekanisk blanding af to tilstande -uu og dd, hvor stregen over toppen af bogstavet angiver antiquark.
Up og down er de letteste varianter af kvarker. Noget tungere er et andet par kvarker, charm (c) og strange (s), med en ladning på henholdsvis +2/3e og -1/3e. Et tredje, endnu tungere kvarkpar består af top (eller sandhed, t) og bund (eller skønhed, b), igen med en ladning på henholdsvis +2/3e og -1/3e. Disse tungere kvarker og deres antikvarker kombineres med up- og down-kvarker og med hinanden for at danne en række hadroner, som hver især er tungere end de grundlæggende protoner og pioner, som repræsenterer de letteste varianter af henholdsvis baryon og meson. For eksempel er den partikel, der kaldes lambda (Λ), en baryon, der er bygget op af u-, d- og s-kvarker; den ligner således neutronen, men med en d-kvark erstattet af en s-kvark.