โปรตอน
โปรตอน ( หรือ ภาษากรีก: πρώτον / proton = ตัวแรก) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม สัญลักษณ์ p หรือ p มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกมีค่าประจุมูลฐาน () เท่ากับ +1e และมีมวลน้อยกว่ามวลของนิวตรอนเล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณ 1 หน่วยมวลอะตอม (u) เมื่อโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียส พวกมันจะทำตัวเป็น "นิวคลีออน" ในนิวเคลียสของอะตอมใด ๆ จะพบโปรตอนอย่างน้อยหนึ่งตัว จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติและเป็นตัวบอก เลขอะตอม ของธาตุนั้น คำว่าโปรตอนเป็นภาษากรีกแปลว่า "ตัวแรก" ชื่อนี้ถูกกำหนดให้กับนิวเคลียสของไฮโดรเจนโดยนาย Ernest Rutherford ในปี 1920 ในหลายปีก่อนหน้านั้น นายรัทเธอร์ฟอร์ดได้ค้นพบว่านิวเคลียสของไฮโดรเจน (ที่รู้กันว่าเป็นนิวเคลียสที่เบาที่สุด) สามารถสกัดดได้จากหลายนิวเคลียสของไนโตรเจนโดยการชนกัน เพราะฉะนั้น โปรตอนจึงเป็นตัวเลือกที่จะเป็นอนุภาคมูลฐานตัวหนึ่งและเป็นกล่องโครงสร้างของไนโตรเจนและนิวเคลียสของอะตอมหนักกว่าอื่น ๆ ทั้งหมด 
ใน แบบจำลองมาตรฐาน สมัยใหม่ของฟิสิกส์ของอนุภาค โปรตอนเป็น แฮดรอน หนึ่ง, และก็เหมือนกับ นิวตรอน, นิวคลีออน อื่น (อนุภาคที่ปรากฏอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม) จะประกอบด้วย สาม ควาร์ก ถึงแม้ว่าโปรตอนจะได้รับการพิจารณาแต่เดิมว่าเป็น อนุภาคมูลฐาน หรือพื้นฐาน มันก็เป็นที่รู้กันในขณะนี้ว่าจะประกอบด้วยสามควาร์กคือ สอง อัพควาร์ก และหนึ่ง ดาวน์​​ควาร์ก อย่างไรก็ตาม มวลนิ่งของควาร์กมีส่วนเพียงประมาณ 1% ของมวลของโปรตอน มวลขอโปรตอนที่เหลือจะเกิดเนื่องจาก พลังงานจลน์ ของควาร์กทั้งหลายและเนื่องจากพลังงานของสนาม gluon ที่ยึดเหนี่ยวควาร์กทั้งหลายเข้าด้วยกัน. เพราะว่าโปรตอนไม่ได้เป็นอนุภาคพื้นฐาน มันจึงมีขนาดทางกายภาพ รัศมีของโปรตอนอยู่ที่ประมาณ 0.84-0.87 fm
การประลัย
เมื่ออิเล็กตรอนพลังงานต่ำเข้าประลัยกับโพสิตรอนพลังงานต่ำ (ปฏิอิเล็กตรอน) พวกมันสามารถผลิตโฟตอนรังสีแกมมา (gamma ray photons) เป็นจำนวนสองตัวหรือมากกว่านั้นออกมา เนื่องจากอิเล็กตรอนและโพสิตรอนจะไม่มีความสัมพันธ์ใด ๆ อย่างเพียงพอกับความสมมูลระหว่างมวล-พลังงาน (mass-energy) ในการผลิตอนุภาคหนักและการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมเชิงเส้นที่ไม่อนุญาตให้สร้างโฟตอนเพียงหนึ่งอนุภาค เมื่ออิเล็กตรอนและโพสิตรอนเข้าชนกันเพื่อที่จะประลัยกันและสร้างรังสีแกมมา จะได้พลังงานออกมา อนุภาคทั้งสองมีพลังงานของมวลเมื่ออยู่นิ่งเป็น 0.511 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) เมื่อมวลของอนุภาคทั้งสองถูกแปลงเป็นพลังงานทั้งหมดพลังงานของมวลนิ่งนี้คือสิ่งที่จะถูกปลดปล่อยออกมา พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปของรังสีแกมมาดังกล่าวข้างต้น แต่ละรังสีแกมมาจะมีพลังงานอยู่ที่ 0.511 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) เนื่องจากทั้งโพสิตรอนและอิเล็กตรอนมีช่วงเวลาสั้น ๆ ที่หยุดนิ่งในช่วงระหว่างการประลัยนี้ระบบจะไม่มีโมเมนตัมในช่วงเวลาขณะนั้นเลย นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมรังสีแกมมาทั้งสองจึงได้ถูกสร้างขึ้น (เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและพลังงาน) การอนุรักษ์โมเมนตัมจะไม่ประสบผลสำเร็จถ้ามีเพียงหนึ่งโฟตอนที่ถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยานี้โดยเฉพาะ โมเมนตัมและพลังงานจะถูกอนุรักษ์ด้วยพลังงานที่มีค่า 1.022 MeV ของรังสีแกมมา (พิจารณาสำหรับพลังงานนิ่งของอนุภาค) ที่เคลื่อนกำลังที่ในทิศทางตรงกันข้าม (พิจารณาสำหรับโมเมนตัมที่มีค่าเป็นศูนย์โดยรวมของระบบ) อย่างไรก็ตาม, ถ้าในหนึ่งหรืออนุภาคทั้งสองนำพาพลังงานจลน์ไปด้วยเป็นปริมาณจำนวนมาก, คู่อนุภาคอื่น ๆ จะสามารถผลิตขึ้นได้หลากหลายชนิด การประลัย หรือ การทำลายล้าง (หรือการสลายตัว) ของคู่อิเล็กตรอนโพซิตรอนเป็นโฟตอนเดี่ยวนั้น, จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในพื้นที่ว่าง (free space) เพราะโมเมนตัมจะไม่ได้รับการอนุรักษ์ในขั้นตอนนี้ การเกิดปฏิกิริยาแบบย้อนกลับ (reverse reaction) จึงเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้เพราะเหตุนี้, ยกเว้นในการปรากฏตัวของอนุภาคอื่น ๆ ที่สามารถจะนำพาเอาโมเมนตัมส่วนเกินนี้ไปได้ด้วยเท่านั้น