基本粒子的概念隨物理學的發展而演變，人們對微觀世界的理解不斷深入。從湯姆孫發現電子到1932年發現中子，人們認識到質子、中子、電子和光子可被視為基本粒子。當時，人們認為質子和中子構成原子核，原子核與電子構造自然界的所有原子和分子，而光子是光與電磁波的最小單元。然而，這一解釋很快被核力的解釋難題所打破。35歲的湯川秀樹大膽假設，還存在未發現的新粒子。他提出，核力是通過核子間交換介子實現的，估算介子質量約為電子的200倍。兩年后，安德孫在宇宙射線中發現質量約為電子200倍的帶電粒子，命名為“m介子”。盡管理論預言成功，但m介子無法與核子相互作用，這使其無法成為湯川秀樹預言的粒子。1947年，塞色和拉帝斯在宇宙射線中發現p介子，其性質符合湯川秀樹的預言，解釋了核力。p介子是介子的一種，而非m介子，后者實為輕子，故更名為“m子”。1947年，人們認識的粒子增至14種，包括光子、正負電子、正負m子、p介子、質子和中子。1956年，實驗室中發現正反電子中微子、反質子和反中子，這些粒子各有用途。p介子傳遞核力，中微子在b衰變中扮演關鍵角色，m子在宇宙射線中出現。這些粒子構成第一代粒子。1947年，人們在云室中拍到V字形徑跡，推測為未發現的粒子衰變。隨后幾年，人們發現兩種不帶電的新粒子，分別命名為“k0介子”和l粒子。這些粒子被稱為“奇異粒子”，因其產生快、衰變慢，成對產生。這些特點無法用舊理論解釋，故稱為“奇異粒子”。為了定量研究這些奇異粒子，人們利用加速器進行研究，發現更多奇異粒子，使粒子種類增至33種。1964年，人們發現眾多粒子，包括μ子、π±介子、π0介子等。50年代，粒子加速器和探測器的發展推動了奇異粒子的發現。1964年，蓋耳曼和茲韋克提出強子由夸克構成，夸克包括上夸克、下夸克和奇異夸克。夸克模型解釋了當時已發現的各種強子。1974年，發現J/ψ粒子，需要引入粲夸克。1979年，發現獨特的新粒子Υ，需引入第5種夸克，底夸克。1975年，發現重輕子τ，與τ相伴的τ中微子存在跡象，輕子共有6種。1994年，美國費米國家實驗室發現頂夸克存在的證據。這一階段，電弱統一理論和強相互作用研究取得進展。1961年，格拉肖提出電弱統一理論，1967～1968年，溫伯格、薩拉姆發展了格拉肖的模型，闡明W±、Z0粒子有靜質量，預言W±、Z0粒子的質量為80～100吉電子伏特，發現W±、Z0粒子，其特性與理論相符。1973年，霍夫特、格羅斯等人發展量子色動力學理論，解釋夸克間強相互作用。粒子物理學的探索活動推動了粒子加速器、探測手段、數據記錄和處理以及計算技術的發展，促進了粒子物理學和整個科學技術的進步。粒子物理成果在宇宙演化研究中發揮重要作用。