De baryonen en mesonen zijn complexe subatomaire deeltjes die zijn opgebouwd uit meer elementaire objecten, de quarks. Zes soorten quarks, samen met hun overeenkomstige antiquarks, zijn nodig om alle bekende hadronen te verklaren. De zes variëteiten, of “smaken” van quarks hebben de namen up, down, charm, strange, top, en bottom gekregen. De betekenis van deze enigszins ongebruikelijke namen is niet belangrijk; zij zijn om een aantal redenen ontstaan. Wat belangrijk is, is de manier waarop de quarks op verschillende niveaus aan de materie bijdragen en de eigenschappen die zij bezitten.
De quarks zijn ongebruikelijk in die zin dat zij elektrische ladingen dragen die kleiner in omvang zijn dan e, de grootte van de lading van het elektron (1,6 × 10-19 coulomb). Dit is nodig om quarks te kunnen combineren tot de juiste elektrische ladingen voor de waargenomen deeltjes, gewoonlijk 0, +e, of -e. Slechts twee soorten quarks zijn nodig om protonen en neutronen te bouwen, de bestanddelen van atoomkernen. Dit zijn de up-quark, met een lading van +2/3e, en de down-quark, die een lading van -1/3e heeft. Het proton bestaat uit twee up-quarks en één down-quark, waardoor het een totale lading van +e heeft. Het neutron daarentegen is opgebouwd uit één up-quark en twee down-quarks, zodat het een netto lading van nul heeft. De andere eigenschappen van de up- en down-quarks tellen ook bij elkaar op om de gemeten waarden voor het proton en het neutron te geven. De quarks hebben bijvoorbeeld een spins van 1/2. Om een proton of een neutron te vormen, die ook een spins van 1/2 hebben, moeten de quarks zodanig uitgelijnd zijn dat twee van de drie spins elkaar opheffen, zodat een netto waarde van 1/2 overblijft.
Omhoog en omlaag quarks kunnen ook combineren om andere deeltjes dan protonen en neutronen te vormen. Bijvoorbeeld, de spins van de drie quarks kunnen zo worden gerangschikt dat zij elkaar niet opheffen. In dat geval vormen ze kortlevende resonantietoestanden, die de naam delta, of Δ, hebben gekregen. De delta’s hebben een spin van 3/2, en de opwaartse en neerwaartse quarks combineren in vier mogelijke configuraties -uuu, uud, udd, en ddd – waarbij u en d staan voor opwaarts en neerwaarts. De ladingen van deze Δ toestanden zijn respectievelijk +2e, +e, 0, en -e.
De up- en down-quarks kunnen ook combineren met hun antiquarks om mesonen te vormen. Het pi-meson, of pion, het lichtste meson en een belangrijk bestanddeel van kosmische straling, bestaat in drie vormen: met lading e (of 1), met lading 0, en met lading -e (of -1). In de positieve toestand combineert een up-quark met een down-antiquark; een down-quark vormt samen met een up-antiquark de negatieve pion; en de neutrale pion is een kwantummechanisch mengsel van twee toestanden-uu en dd, waarbij de balk boven de letter het antiquark aangeeft.
Up en down zijn de lichtste varianten van quarks. Iets zwaarder zijn een tweede paar quarks, charm (c) en strange (s), met ladingen van respectievelijk +2/3e en -1/3e. Een derde, nog zwaarder quarks-paar bestaat uit top (of waarheid, t) en bodem (of schoonheid, b), wederom met ladingen van respectievelijk +2/3e en -1/3e. Deze zwaardere quarks en hun antiquarks combineren met quarks van boven en beneden en met elkaar om een reeks hadronen te produceren, die elk zwaarder zijn dan het basisproton en -pion, die de lichtste varianten van respectievelijk het baryon en het meson vertegenwoordigen. Het deeltje lambda (Λ) bijvoorbeeld is een baryon dat is opgebouwd uit u-, d-, en s-quarks; het is dus als het neutron, maar met een d-quark vervangen door een s-quark.