粒子物理學-亞原子粒子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（質子和中子本身又是由夸克所組成的粒子）和放射和散射所造成的粒子如光子、中微子和渺子，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，詳細的理論基礎請參見量子場論。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。今天所知的所有基本粒子都可以用一個叫做標準模型的量子場論來描寫。標準模型是目前粒子物理學中最好的理論，它包含47種基本粒子，這些基本粒子相互結合可以形成更加複雜的粒子。從1960年代以來實驗物理學家已經發現和觀察到了上百種合成粒子了。標準模型理論幾乎與至今為止觀察到的所有的實驗資料相符合。雖然如此大多數粒子物理學家相信它依然是一個不完善的理論，一個更加基本的理論還有待發現。最近發現的中微子靜質量不為零是第一個與標準模型出現偏差的實驗觀測。粒子物理學對科學哲學的衝擊非常大，一些粒子物理學家依然堅持還原論，這個老的理論受到許多哲學家和科學家的批評。