1947年前，只发现了质子、中子、电子、μ子等很少的“粒子”，人们认为这些粒子就是构成物质的最小单元，称它们为“基本粒子”（意为不可分割）。
1947年，英国科学家罗彻斯特（George Dixon Rochester，1908-2001）和巴特勒（Clifford.C.Butler，1922-1999）在宇宙线实验中发现了V粒子（即K介子）（右图），这就是后来被称为奇异粒子的一系列新粒子发现的开始。由于它们具有独特的性质——它们因粒子相互碰撞而一起产生，且产生得很快，但却各自独立地衰变得很慢，因起初对此无法解释，所以称为奇异粒子。 　　 1953年，美国科学家盖尔曼（Murray Gell-Mann，1929- ）（左图）用一个新的量子数——奇异数成功地解释了这一特性（不同的粒子具有不同的奇异数，例如0，±1，±2，……，在描述强相互作用或电磁相互作用时奇异数必须守恒）。在发现的一系列奇异粒子中，有质量比质子轻的奇异介子，有质量比质子重的各种奇异重子（也称超子）。在地球上的通常条件下它们并不存在，在当时的情况下，只有借助从太空飞来的高能量宇宙线才能产生。
　　
　　为了克服宇宙线流太弱的限制，从20世纪50年代初开始建造能量越来越高、流强越来越大的粒子加速器。实验上也相继出现了新的强有力的探测手段，如大型气泡室、火花室、多丝正比室等。科学家们在宇宙线实验和粒子加速器实验中发现了大量的粒子：p±，p0，K±，K0，Λ，S，Ξ，Δ，等等约一百多种。其中少部分比较稳定寿命长，大部分不太稳定寿命很短，产生出来很快就蜕变成别的粒子 （寿命极短经强作用衰变的粒子也称共振态）（详见“关于共振态的故事”）。这一百多种被称为“基本粒子”的粒子是否都是“基本”的？对比门捷列夫周期表，一百多种化学元素（元素是具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称）都是由质子、中子、电子三种更“小”的粒子组成的。人们猜测，一百多种“基本粒子”应该还有内部结构。 美国科学家霍夫思塔特（Robert Hofstadter，1915-1990）（左图）从1950年开始利用斯坦福大学直线加速器提供的高能电子轰击金、铅、铝和铍等原子核靶，电子被核子弹性散射，按电子的能量以及散射后偏离入射方向的角度进行分类计数，从而描绘出核子的电荷分布，得到原子核结构的概貌。1957年，霍夫思塔特又用能量高达10亿电子伏特的高能电子轰击质子（氢气做靶），探测末态被散射电子的分布（右图）。结果表明，质子并不是一个几何点，质子电荷分布在约10-13厘米这样一个小空间范围内。中子也有大小，中子虽然总电荷为零，但在10-13 厘米范围内各个小区电荷密度有正有负。这说明一百多种“基本”粒子不可能都是最小单元，质子、中子有内部结构，它们由更“小”的东西组成。