Para empezar, primero observamos los quarks disponibles para producir partículas que podrían usarse para crear un átomo. Todos los quarks tienen una carga de electrones de -1/3 o +2/3, y la combinación de diferentes números de quarks produce diferentes cargas. Como se considera que el protón y el neutrón son bariones (en griego significa ‘pesado’), y los bariones generalmente consisten de tres quarks y unos pocos gluones que se unen a los quarks, esto significa que podemos hacer un barión usando tres quarks. Aquí es cómo se ve el maquillaje del protón (usando un juego en 3D como fuente del modelo aquí): 
¿Te das cuenta de que los giros de los tres quarks se cancelan parcialmente? Hay una versión del protón que tiene un número de giro diferente, con los tres quarks apuntando a la misma dirección. Si tuviéramos que usar solo los quarks para hacer un barión, definitivamente haríamos uno con menos masa de descanso que el protón, pero su giro sería alto. El barión modificado que tendríamos es el barión delta, con los giros de todos los quarks alineados paralelos entre sí.
Reemplazar un quark up por un quark down en el protón nos da un neutrón. Como antes, su giro es bajo, comparado con el delta barión. 
Al igual que el protón, el neutrón también tiene una versión de alto giro. También se llama ‘delta’, pero sin cargo. Sin embargo, los bariones de alto giro no son del todo estables. Se descomponen rápidamente y no duran mucho tiempo. 
Cambiar uno de los quarks del protón por un quark extraño o de hechizo crea un barión mucho más pesado, pero también hace que la nueva partícula se vuelva inestable. Hasta ahora, solo el protón y el neutrón tienen una vida útil prolongada o pueden existir en formas unidas dentro de los núcleos atómicos. Muchos de los bariones más pesados o de espín alto tienen vidas cortas, y los bariones exóticos de vida más larga duran nanosegundos antes de que se descompongan en partículas estables. Los neutrones no unidos se descomponen en protones, mediante la conversión de un quark down a un quark up y la emisión de un positrón (electrón cargado positivamente). Esa es la desintegración beta para los científicos nucleares. Los neutrones unidos en los núcleos atómicos no se desintegran, ya que la estabilidad obtenida al ser parte de un núcleo suele ser lo suficientemente fuerte como para evitar que el neutrón se desintegre. La corta vida de los bariones que transportan quarks distintos del quark up o down es la razón principal de la falta de bariones además de protones o neutrones. A menudo no hay suficiente energía para estabilizar eficientemente una partícula de este tipo en un átomo.
El electrón es una partícula muy estable, y los físicos de partículas la llaman leptón. Sus primos más pesados, el muón y el tauón, son mucho más pesados, pero menos estables en comparación con el electrón. Los muones se descomponen después de unos pocos microsegundos, mientras que los tauones caducan en nanosegundos. Así que los átomos que son forzados a aferrarse a un muón o tauón tendrán momentáneamente el nuevo leptón antes de que se convierta nuevamente en un electrón. Las masas más pesadas del muón y el tauón (un muón es 280 veces la masa de un electrón y un tauón es 3,477 veces más pesado que el electrón) también significa que ambos leptones son inertes a las reacciones químicas. Es significativamente más difícil mover un muón o un tauón en comparación con un electrón durante una reacción, por lo que el muón o el tauón, si sobrevivió a la reacción, todavía estará cerca del núcleo del átomo. Los cortos tiempos de vida de muones y tauones significan que no tenemos átomos estables que transporten solo muones o tauones. Sin embargo, tenemos experimentos que produjeron átomos ‘muónicos’, cambiando un electrón por un muón y observando los efectos del aumento de la masa del leptón introducido en los otros leptones que rodean el núcleo del átomo. Puede ser posible hacer un átomo tauónico y observar los efectos de la unión del núcleo en un tauón.
Con respecto a las estructuras atómicas alternativas que usan otras partículas, tenemos algunas especies exóticas. Una de las especies mejor caracterizadas es el par electrón-positrón, que contribuye mucho a la energía producida por las estrellas (incluido nuestro propio sol). Como estas dos partículas existen naturalmente durante la fusión nuclear, están obligadas a encontrarse unas con otras. Cuando se encuentran, los dos leptones se orbitan rápidamente entre sí, hasta que se superponen y aniquilan entre sí en un estallido de energía. Como el positrón es la antipartícula del electrón, el encuentro es fatal para ambas partículas. Los muones y los tauones también producen estructuras binarias similares a las de los electrones. Como tanto los muones como los tauones tienen antipartículas, también pueden formarse como pares y aniquilarse entre sí. El par muon-antimuon se llama muonium, mientras que el par tauon-antitauon se llama tauonium. Ambas de estas parejas exóticas producen grandes cantidades de energía durante la aniquilación. Los pares exóticos se pueden imaginar como átomos de hidrógeno con partículas más pesadas.
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Otro tipo de estructura atómica similar al núcleo de deuterio es el mesón. Está hecho de un quark y un antiquark, unidos por gluones. Muchos mesones son producidos por rayos cósmicos que interactúan con nuestra atmósfera, y uno de los primeros mesones en caracterizarse fue el pión. El pión, que se muestra a continuación, es uno de los mesones más ligeros y bastante abundante. 
A diferencia de los bariones, los mesones no pueden desarrollar formas de alta rotación. El anti-quark debe tener un giro contrario. Sin embargo, si el anti-quark era previamente un quark cargado negativamente, en su lugar tendrá una carga positiva. Esto se ve en el mesón pión más. El quark anti-down tiene una carga de +1/3, y el quark up, con su carga de +2/3, proporciona al mesón una carga completa. Si el par es de un quark – antiquark del mismo tipo, entonces el mesón es neutral. 
Desafortunadamente, los mesones no viven mucho tiempo, y los mesones de vida más larga (el pión y el kaon neutrales) duran solo nanosegundos antes de descomponerse en otros muones, energía pura u otros mesones. El problema de la descomposición con muchas de las partículas exóticas es la razón principal por la que tenemos una diversidad muy limitada de materia. Sin embargo, cuando enviamos estas partículas a través de aceleradores de partículas, en realidad les damos tiempo para que podamos observarlas el tiempo suficiente para medir sus masas o comportamiento. Los efectos relativistas de ir a velocidades cercanas a la de la luz dan tiempo adicional a las partículas, pero no ocurren en todo momento en nuestro universo, como ocurre con el enfriamiento, muchas partículas se mueven a velocidades mucho menores que la de la luz. Eso ha eliminado efectivamente muchas de las partículas exóticas y más pesadas que se formaron en el Big Bang, dejándonos con protones, electrones, neutrinos y neutrones.
Los detectores de partículas como el LHC (tendrán) una tasa de cruce de grupos de 40 MHz, esto es 25 nanosegundos (1e-9 segundos) [2]. Eso significa que los muones, electrones, piones cargados, protones y neutrones son las únicas cosas que duran al menos una colisión en el LHC. En lo que respecta a las cosas, la estabilidad hace que nuestra vida sea un poco más difícil cuando se trata de detectar partículas … pero, gracias a Dios, se descomponen en cosas que podemos medir (por ejemplo: b-quarks o electrones).