原子的組成是由於次原子粒子的什麼作用?
互相作用
現代粒子物理學的研究集中在亞原子粒子上。這些粒子的結構比原子要小，其中包括原子的組成部分如電子、質子和中子和放射和散射所造成的粒子如光子、微中子和緲子，以及許多其它奇特的粒子。嚴格地說粒子這個稱呼不精確，粒子物理學中研究的所有的物體都遵守量子力學的規則，它們都顯示波粒二象性，根據不同的實驗條件它們顯示粒子的特性或波的特性。在物理理論中，它們既非粒子也非波，理論學家用希爾伯特空間中的狀態向量來描寫它們，詳細的理論基礎為量子場論。但按照粒子物理學的常規在這篇文章中這些物體依然被稱為粒子，雖然這些粒子也具有波的特性。
物質是一個科學上沒有明確定義的詞，一般是指靜止質量不為零的東西。物質也常用來泛稱所有組成可觀測物體的成份。所有可以用肉眼看到的物體都是由原子組成，而原子是由互相作用的次原子粒子所組成，其中包括由質子和中子組成的原子核，以及許多電子組成的電子雲。 一般而言科學上會將上述的複合粒子視為物質，因為他們具有靜止質量及體積。相對的，像光子等無質量粒子一般不視為物質。不過不是所有具有靜止質量的粒子都有古典定義下的體積，像夸克及輕子等粒子一般會視為質點，不具有大小及體積。而夸克和輕子之間的交互作用才使得質子和中子有所謂的體積，也使得一般物體有體積。物質常見的物質狀態有四種：固體、液體、氣體及電漿體。不過實驗技術的進步產生了許多新的物質狀態，像是玻色–愛因斯坦凝聚及費米子凝聚態。對於基本粒子的研究也產生了新的物質狀態，像是夸克-膠子漿。在自然科學的歷史中，許多人都在研究物質的確切性質，物質是由許多離散組件組合而成的概念，即所謂的物質粒子論，最早是由希臘哲學家留基伯及德謨克利特提出。
前6世紀古希臘的哲學家就提出物質是由基本粒子組成的猜測。流西普斯、德謨克里特斯和伊比鳩魯是原子論的代表人物。17世紀時艾薩克牛頓也有過物質是由粒子組成的想法。1802年約翰道爾頓正式提出所有物質是由原子組成的理論。1869年季米特里門捷列夫發表的元素周期表加深了原子論的設想。約瑟夫•湯姆森發現了原子中存在帶有負電荷、質量非常小的電子，認為原子是由質子和被束縛的電子組成的。歐內斯特•拉塞福證明質子集中在非常緊密的原子核中。1932年英國物理學家查德威克發現了中子，至此，人們認識到原子核是由質子和中子組成的，電子在原子核外運動。20世紀原子物理學和量子物理學的研究導致了裂變和聚變的發現和實驗成功。人類能夠將一個元素的原子轉換成另一個元素的原子。1950年代和60年代中許多新的粒子被發現，它們被統稱為粒子動物園。直到1970年代粒子物理的標準模型建立，將大多數這些粒子看作是少數基本粒子的複合粒子後這個混亂才減輕。
原子序數是一個原子核內質子的數量，也決定元素的性質。擁有同一原子序數的原子屬於同一化學元素。例如所有的碳原子的原子核都有六個質子，因此碳的原子序數是6。碳原子可能會有不同個數的中子，這些就是碳的同位素。原子核中質子的個數決定了原子核的電荷，因此也決定了原子在電中性時的電子個數。電子會填入其原子軌域中，決定原子各種的化學性質。中子的個數對於原子的化學性質影響不大。例如所有的碳原子因為有六個質子及六個電子，即使其中子可能有六個或是八個，其化學特性幾乎相同。因此在化學上，是由原子序數來識別一化學元素的特性，而不是用其質量數。一般原子序數會寫在元素符號的左下方，但因為一個元素的原子序數是確定的，因此這個值很少會這樣寫出來。