科學(xué)家們將已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是不參與強(qiáng)相互作用的粒子統(tǒng)稱(chēng)為輕子。另一類(lèi)是參與強(qiáng)相互作用的粒子統(tǒng)稱(chēng)為強(qiáng)子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的數(shù)百種粒子中絕大部分是強(qiáng)子。隨著更多的新粒子不斷被發(fā)現(xiàn)，各種粒子的數(shù)量不斷增多，需要對(duì)它們進(jìn)行更細(xì)的分類(lèi)認(rèn)識(shí)，分析彼此之間的關(guān)系（就象用元素周期表示對(duì)元素進(jìn)行分類(lèi)）。
　　1928年，狄拉克將相對(duì)論引入量子力學(xué)，他建立的狄拉克方程預(yù)言：存在與電子具有嚴(yán)格相同的質(zhì)量，但是電荷符號(hào)相反的正電子。　　
　　1932年，安德森在宇宙線(xiàn)實(shí)驗(yàn)中觀察到：高能光子穿過(guò)重原子核附近時(shí)可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)量與電子相同但帶有單位正電荷的粒子（左圖），從而發(fā)現(xiàn)了正電子。狄拉克對(duì)正電子的預(yù)言得到了實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。　　
　　反粒子的存在是電子所特有的性質(zhì)，還是所有的粒子都具有的普遍的性質(zhì)呢？如果所有的粒子都有相應(yīng)的反粒子，首先檢驗(yàn)的應(yīng)該是是否存在質(zhì)子的反粒子、中子的反粒子。24年后的1956年，美國(guó)科學(xué)家張伯倫（Owen Chamberlain，1920-2006）（右圖）等在加速器的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了反質(zhì)子，即質(zhì)量和質(zhì)子相同，自旋量子數(shù)也是1/2，帶一個(gè)單位負(fù)電荷的粒子，接著又發(fā)現(xiàn)了反中子。
　　1961年，蓋爾曼在奇異數(shù)守恒定律的基礎(chǔ)上將對(duì)稱(chēng)性運(yùn)用于基本粒子的分類(lèi)，即SU（3）對(duì)稱(chēng)性。他和以色列物理學(xué)家內(nèi)曼（Yuval Neemann，1925-2006）各自獨(dú)立地提出了強(qiáng)作用對(duì)稱(chēng)性的理論——八重法（eightfold way），按照這一方法，把有相近性質(zhì)的強(qiáng)作用基本粒子分成一個(gè)個(gè)的族，并認(rèn)為每個(gè)族成員應(yīng)有8個(gè)。八重法很好地說(shuō)明了強(qiáng)子的自旋、宇稱(chēng)、電荷、奇異數(shù)以及質(zhì)量等性質(zhì)的規(guī)律性（左圖），可以把已知的全部基本粒子歸類(lèi)，并且還給未發(fā)現(xiàn)的粒子預(yù)留了位置，未發(fā)現(xiàn)粒子的特性可以從對(duì)稱(chēng)的粒子特性推出。　　
　　1964年，蓋爾曼和茲韋格（George Zweig，1937-）（右圖）在強(qiáng)子分類(lèi)八重法的基礎(chǔ)上分別提出了更復(fù)雜的夸克模型（相當(dāng)于基本粒子的“周期表”），他認(rèn)為中子、質(zhì)子這一類(lèi)強(qiáng)子是由更基本的單元——夸克（quark）組成的（一些中國(guó)物理學(xué)家稱(chēng)其為“層子”）?？淇伺c所有已知的亞原子粒子不同，它們帶有分?jǐn)?shù)電荷，例如：+2/3或-1/3（左圖）?？淇硕际莾蓛沙蓪?duì)、或三三成群，不可能單獨(dú)被觀測(cè)到。它們之間的結(jié)合是靠交換膠子，這就是著名的夸克模型。“夸克”一詞是蓋爾曼從喬伊斯的小說(shuō)《芬尼根徹夜祭》(Finnegan's Wake)中的詩(shī)句改編而來(lái)的。
　　最初，用三種夸克及其反粒子就可以解釋當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)相互作用的粒子，這三種夸克是上夸克（up，u）、下夸克（down，d）和奇異夸克(strange，s)。介子（p±，p0，K±，K0…）由正反夸克對(duì)（q`q）構(gòu)成，重子（p，n，Λ，∑…）由三個(gè)夸克（qqq）構(gòu)成。這里q代表夸克，`q代表反夸克?？淇司哂蟹?jǐn)?shù)電荷，以質(zhì)子電荷為單位，u，d，s 的電荷分別為2/3，-1/3，-1/3。根據(jù)夸克模型，蓋爾曼預(yù)言某個(gè)未發(fā)現(xiàn)的粒子應(yīng)電荷為-1，奇異數(shù)為-3，質(zhì)量為1680兆電子伏。
　　1964年，在氫氣泡室實(shí)驗(yàn)中果然觀測(cè)到了蓋爾曼預(yù)言的新粒子，稱(chēng)為沃米格負(fù)（Ω-），并測(cè)得其質(zhì)量為1672.45±0.29 MeV，與理論的預(yù)言完全一致。
　　雖然夸克模型取得了巨大成功，但科學(xué)家們對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究并沒(méi)有停止。
　　1974年，美國(guó)華裔科學(xué)家丁肇中（Samuel Chao Chung Ting，1936-）（左圖）與美國(guó)科學(xué)家瑞奇特（Burton Richter，1931-）分別在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一種新粒子，稱(chēng)為J/y粒子。它的質(zhì)量為3.1GeV（1GeV=1000 MeV），比三個(gè)質(zhì)子還重，但壽命卻出奇的長(zhǎng)。要想解釋它，只能假定存在一種新的夸克——粲夸克（charm）（第四種夸克），用字母c來(lái)表示，其質(zhì)量為1.5GeV。介子J/y由粲夸克與反粲夸克構(gòu)成 （c`c）。
　　
　　1977年，美國(guó)物理學(xué)家萊德曼（Leon M. Lederman，1922-）（右圖）又發(fā)現(xiàn)了一種長(zhǎng)壽命的新介子?，它的質(zhì)量為9.5GeV，只能引入第五種夸克——取名為“美”（Beauty）或“底”（Bottom），用字母b代表。介子?由底夸克和反底夸克構(gòu)成 （d`d）。
　　
　　
　　
　　1994年，美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的CDF組在質(zhì)子-反質(zhì)子對(duì)撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)最重的夸克，質(zhì)量為176 GeV，取名為頂夸克（top），用字母t代表（左圖為示意圖）?？茖W(xué)家們相信這是最后一種夸克了，已經(jīng)可以得出夸克的完整圖像。
　　量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）理論認(rèn)為，夸克都被囚禁在粒子內(nèi)部，不存在單獨(dú)的夸克。有人由此懷疑夸克是否真實(shí)存在。然而 這種理論做出的幾乎所有預(yù)言都與實(shí)驗(yàn)測(cè)量符合的很好，大部分人相信此理論是正確的。
　　至此，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)存在六種不同的夸克，即 u, d, c, s, t, b，稱(chēng)之為六種不同的“味道”（flaver）（右圖）。　　
　　1964年，美國(guó)科學(xué)家格林伯格（Oscar Wallace Greenberg）（左圖 左）引入了夸克的一種自由度——“顏色”（color）的概念。這里的“顏色”并不是視覺(jué)感受到的顏色，而是一種新引入的 量子數(shù)的代名詞，與電子帶電荷相類(lèi)似，夸克帶顏色荷。這樣，每味夸克就有三種顏色分別是紅、綠和藍(lán)（ 左圖右）。
　　夸克的種類(lèi)由原來(lái)的6種擴(kuò)展到18種，再加上與它們對(duì)應(yīng)的18種反夸克（右圖），自然界一共有36種夸克。