 A questo livello di ingrandimento
(10-15 metri) possiamo concentrarci sui "mattoni" di cui sono composti i nuclei atomici: i protoni e i neutroni. Queste particelle fanno in realtà parte di una più ampia famiglia di particelle con una struttura simile (se ne conoscono più di 200!) la famiglia degli adroni le particelle soggette all'interazione della forza nucleare forte. A loro volta gli adroni si possono dividere in barioni e mesoni. I barioni includono tutte quelle particelle che decadono in protoni. Mentre la vita di un protone è di sicuro superiore a 1.000 anni, le altre particelle, se tolte dall'ambiente del nucleo, decadono più o meno rapidamente e si trasformano in protoni. Il neutrone, per esempio, isolato dal nucleo si trasforma in protone nel giro di 15 minuti. 
L'altro gruppo di particelle, i mesoni, hanno la tendenza a decadere rapidamente in elettroni o in fotoni, le particelle che compongono la luce, e l'unico modo di produrli è durante le collisioni tra particelle ad alta energia, per esempio negli acceleratori di particelle.Sino agli anni '30 le particelle conosciute erano soltanto protoni, neutroni ed elettroni, poi, con le nuove ricerche e le nuove scoperte le cose si sono complicate sempre maggiormente. Le nuove teorie formulate negli anni '60, hanno aperto la possibilità di livelli di ingrandimento ancora maggiori di questi. Barioni e mesoni, perciò, sembra che siano a loro volta composti da particelle ancora più elementari: i quark.
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La fusione nucleare è un processo per cui due nuclei di basso numero atomico, per esempio due atomi di idrogeno (H) con numero atomico 1, si uniscono e formano un nucleo di numero atomico superiore, per esempio elio.