رغم العدد والتنوع المحير للجسيمات دون الذرية فقد بدأت بعض الأنماط في الظهور. على سبيل المثال، لجميع الجسيمات نفس الشحنة الكهربية (إما موجبة أو سالبة) أو تكون معدومة الشحنة؛ إذ إن النيوترون والنيوترينو ذوا شحنة متعادلة. كل فصيلة من الجسيمات لها جسيمات مضادة مرتبطة بها لها نفس الكتلة لكن جميع الخصائص الأخرى، كالشحنة الكهربية، تكون معكوسة. كان البوزيترون أول جسيم يكتشف، ومع أنه مضاد للإلكترون فإنه لا يزال يحتفظ باسم البوزيترون لأسباب تاريخية. بعد ذلك ظهر مضاد النيوترينو ومضاد البروتون ومضاد النيوترون وهكذا دواليك. يوجد تناظر عميق هنا؛ تناظر بين المادة والمادة المضادة من الخصائص التناظرية الأخرى للجسيمات دون الذرية خاصية اللف المغزلي، فالإلكترون، مثلا، يدور حول محوره كالكوكب الصغير لكن دومًا بنفس معدل الدوران. لأسباب تاريخية أعطي ذلك المعدل الوحدة 1/2. للبروتونات والنيوترونات والميوونات والنيوترينوات لف مغزلي قدره 1/2 هي الأخرى. الجسيمات الأخرى المعروفة لها لف مغزلي قدره 1 أو 2/3 أو 2. عادة ما تكون قيمة اللف المغزلي من مضاعفات الرقم 1/2، وهكذا تتجلى أمامنا قاعدة أخرى. هناك قاعدة أخرى مهمة تقضي بأن جميع جسيمات المادة تنتمي إلى فئة واحدة من فئتين لا أكثر: الجسيمات النووية ومنتجات تفاعلاتها (كالبروتونات والنيوترونات والبيونات)، التي تميل لأن تكون أكبر حجمًا وتُعرف إجمالاً باسم الهدرونات، وبقية الجسيمات (الإلكترونات والنيوترينوات والميوونات ...)، والتي تكون أخف وزنا ويطلق عليها اللبتونات. الكلمتان مشتقتان من الكلمتين اللاتينيتين لكل من « ثقيل» و «خفيف» على الترتيب.

مع أن بعض الجسيمات الجديدة عُثر عليها في الأشعة الكونية، فإنها سرعان ما باتت تولد في المعامل، باستخدام المعجلات الجزيئية التي تضرب البروتونات أو الإلكترونات عالية الطاقة بأهداف ثابتة أو بمضاداتها الآتية من الجانب الآخر. عادة ما تكون المعجلات على شكل أنابيب مفرغة حلقية الشكل، مثل ذلك الموجود في بروكهافن (رغم أن المعجل الشهير الموجود في جامعة ستانفورد بكاليفورنيا مستقيم الشكل). أكبر معجل موجود اليوم يقع في معمل كيرن بالقرب من جنيف ويصل محيطه إلى 27 كيلومترًا. كان مصمما في الأصل لتعجيل دوران الإلكترونات والبوزيترونات في حزم متضادة الاتجاه بسرعة تصل إلى 99.999 بالمائة من سرعة الضوء ثم توجيهها نحو الاصطدام المباشر. ويجري إعادة تصميمه الآن كي يُستخدم مع البروتونات ومضادات البروتونات ومنح اسمًا جديدًا هو «مصادم الهدرونات الكبير Large Hadron Collider (LHC). وحين يبدأ العمل في 2007، سيخلق تصادمات في طاقات تعادل حالة الكون بعد مرور واحد على مائة تريليون من الثانية بعد الانفجار العظيم، حين كانت درجة الحرارة تقارب مليار المليار درجة. ليس غرض التصادمات عالية الطاقة هذه دراسة علم الكونيات في الأساس، وإنما الكشف عن البنية الأعمق للمادة. هذا الأسلوب يعود إلى عام 1932، حين استخدم جون كوكروفت وإرنست والتون لأول مرة جهازا كهربيًّا عالي الجهد في جامعة كامبريدج لشطر نواة الذرة.