粒子物理学
物理学中的粒子物理学理论
物理学中的粒子物理学理论引言物理学中的粒子物理学理论是研究微观世界的基本粒子及其相互作用的学科。
它在解释宇宙的本质和组成方面发挥着重要的作用。
本文将介绍一些粒子物理学理论的基本概念和最新研究进展。
一、量子力学与粒子物理学量子力学是描述微观世界的基本理论，它提供了粒子行为的数学模型。
根据量子力学，粒子可以被看作是波函数的量子态，而波函数则描述了粒子的位置、动量和能量等性质。
粒子的行为在量子力学中被描述为波粒二象性，即粒子既可以表现出粒子特性，也可以表现出波动特性。
二、标准模型标准模型是粒子物理学中的核心理论，它描述了我们所知的基本粒子及其相互作用。
标准模型将粒子分为两类：费米子和玻色子。
费米子包括了构成物质的基本粒子，如电子和夸克。
玻色子则描述了粒子之间的相互作用，如光子和强子。
标准模型还包括了四种基本力：电磁力、弱力、强力和引力。
其中，电磁力和弱力在高能物理学中被统一为电弱力。
标准模型成功地预言了很多实验结果，并且在2012年发现了希格斯玻色子，这是标准模型预测的最后一种基本粒子。
三、超对称理论超对称理论是一种扩展标准模型的理论，它预言了一种新的对称性，即超对称性。
根据超对称理论，每一种已知的费米子都有一个对应的玻色子伴侣，而每一种已知的玻色子也有一个对应的费米子伴侣。
超对称理论被广泛研究，因为它可以解决一些标准模型中存在的问题，如层次性问题和暗物质问题。
然而，至今为止，超对称粒子还没有在实验中被观测到，这使得超对称理论仍然是一个活跃的研究领域。
四、弦理论弦理论是一种试图统一所有基本粒子和相互作用的理论。
根据弦理论，粒子不再被看作是点状的，而是被看作是一维的弦。
这些弦可以以不同的方式振动，从而产生不同的粒子。
弦理论是一种十分复杂的理论，并且需要引入更高维度的空间来描述粒子的振动模式。
尽管如此，弦理论仍然被认为是一种有潜力的理论，可以统一量子力学和引力理论，并解决宇宙起源和黑洞信息丢失等难题。
结论粒子物理学理论的发展为我们理解宇宙的本质提供了重要的线索。
粒子物理学简介
粒子物理学简介粒子物理学是研究物质构成与性质的学科，其目的是了解宇宙中各种基本粒子之间的相互作用及其运动规律。
本文将对粒子物理学进行简要概述。
一、粒子物理学的背景粒子物理学是现代物理学的一个重要分支，它源于20世纪初对原子结构和射线的研究。
首先，根据对射线散射现象的研究，科学家发现原子具有核心和电子的结构。
在此基础上，赤道玛丽和皮埃尔居里发明了曲线示踪仪，使得科学家们能够直接研究原子核结构。
通过这些研究，人们首次了解到存在着具有质量和电荷的基本粒子，如质子和中子。
二、粒子物理学的发展历程20世纪中叶以来，粒子物理学取得了巨大的发展。
1950年代，人们发现了数个新粒子，这些新粒子的存在和性质的研究成果推动了夸克模型的发展，该模型描述了质子、中子等粒子的性质。
1960年代至1970年代，粒子物理学进一步研究了强相互作用、电弱相互作用等基本力，并提出了电弱统一理论。
20世纪末至21世纪初，欧洲核子研究中心建立了大型强子对撞机（LHC），利用强子对撞机可以更深入地研究粒子的性质和相互关系。
三、粒子物理学的基本粒子粒子物理学对宇宙中的基本粒子进行了系统的分类。
根据夸克模型，质子和中子等核子是由夸克组成的。
夸克是最基本的物质构成单位，目前已知有六种夸克，分别是上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、粲夸克和奇夸克。
此外，粒子物理学还研究了电子、中微子、玻色子等基本粒子。
其中，电子、中微子是物质的基本构成单位，玻色子是一种介导基本粒子相互作用的粒子。
四、粒子物理学的重要实验装置粒子物理学依靠大型实验装置来研究基本粒子。
目前，世界各国的核子研究中心都建有大型加速器，如欧洲核子研究中心的LHC和美国费米国立加速器实验室的Tevatron。
这些大型加速器能够将粒子加速到极高的能量，然后让粒子相互碰撞，从而产生更多基本粒子。
科学家通过测量产生的粒子的属性，进一步研究粒子的性质和相互作用。
五、粒子物理学的应用前景粒子物理学的研究不仅可以推动基础物理学的发展，还在许多实际应用中发挥重要作用。
粒子物理学和基本粒子
粒子物理学和基本粒子粒子物理学是研究物质的最基本组成部分和它们之间的相互作用的一门学科。
而基本粒子是构成物质世界的最基本单位，它们以不同的方式组合成了我们所熟悉的一切。
一、粒子物理学的发展历程二、基本粒子的分类三、标准模型四、粒子加速器和探测器五、粒子物理学的应用前景六、结语一、粒子物理学的发展历程粒子物理学的起源可以追溯到19世纪末，当时科学家们发现了原子这个最基本的粒子。
此后，人们不断发现更小的粒子，并意识到原子本身是由更小的基本粒子构成的。
到了20世纪，随着科学技术的进步，粒子物理学得以迅速发展。
二、基本粒子的分类基本粒子可以分为两类：费米子和玻色子。
费米子是一类遵循费米-狄拉克统计的粒子，具有半整数的自旋，如电子和中子。
而玻色子则是另一类遵循玻色-爱因斯坦统计的粒子，具有整数的自旋，如光子和强子。
基本粒子还可以按照相互作用来进行分类。
例如，光子是负责电磁相互作用的粒子，而强子则参与强相互作用。
三、标准模型标准模型是当代粒子物理学的核心理论。
它描述了粒子的分类、相互作用和性质，并成功地将电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用统一起来。
标准模型包含了知名的基本粒子，如夸克、轻子、光子和希格斯玻色子。
这些粒子之间的相互作用通过粒子交换进行，从而解释了物质和力的本质。
四、粒子加速器和探测器为了研究基本粒子，科学家们建造了大型粒子加速器和探测器。
粒子加速器利用强磁场将粒子加速到极高的能量，然后使其碰撞，从而产生更小的粒子。
探测器则用于记录和分析这些粒子的性质和行为。
例如，欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）是目前世界上最大的粒子加速器。
它的运行使得科学家们发现了希格斯玻色子，这是标准模型中最后一个被实验观测到的粒子。
五、粒子物理学的应用前景粒子物理学的研究不仅有助于我们对宇宙的起源和演化有更深入的理解，还可以为其他学科和技术领域提供重要的基础。
例如，基于粒子物理学的技术在医学诊断和治疗上发挥关键作用。
粒子物理学与基本粒子
粒子物理学与基本粒子粒子物理学是研究物质构成与性质的学科，它的核心内容是对基本粒子的研究。
基本粒子是组成自然界的最基本对象，它们无法再被分解成更小的单位。
本文将介绍粒子物理学的基本概念、研究方法以及对物质结构的深入认识。
一、粒子物理学的基本概念粒子物理学的研究对象是基本粒子。
基本粒子可以分为两类：一类是构成物质的基本粒子，如电子、质子和中子；另一类是传递相互作用的基本粒子，如光子和强子。
基本粒子具有不同的质量、电荷、自旋和相互作用方式，通过研究它们的性质可以揭示自然界的基本规律。
二、粒子物理学的研究方法1. 加速器实验加速器实验是粒子物理学的主要研究手段之一。
通过使用加速器将粒子加速到极高的速度，使其具有很高的能量，然后让它们碰撞，观察碰撞产生的新粒子以及粒子之间的相互作用。
通过这样的实验，科学家可以研究与基本粒子有关的各种现象和规律。
2. 探测器技术探测器技术是粒子物理学实验中必不可少的手段。
探测器可以记录和测量粒子的能量、电荷、轨迹等性质，从而帮助科学家了解粒子的性质和相互作用情况。
不同类型的探测器适用于不同的实验需求，如径迹探测器、量能器和磁谱仪等。
三、基本粒子的分类与性质1. 强子相互作用强子相互作用是质子、中子等强子之间的相互作用。
它是由强相互作用引力传递的，介质是胶子。
强子相互作用是原子核中核子和核子之间的相互作用，研究它可以深入了解核子结构和核力的本质。
2. 弱相互作用弱相互作用是粒子的一种基本相互作用方式，包括发生在核反应、粒子衰变等过程中的相互作用。
弱相互作用介质是带电弱子，如W玻色子和Z玻色子。
弱相互作用对于粒子物理学的研究具有重要意义，它可以帮助科学家理解粒子的衰变和变化规律。
3. 电磁相互作用电磁相互作用是粒子之间基本的相互作用方式，介质是光子。
它影响着物质的电荷分布和电磁场的形成。
电磁相互作用是粒子物理学的核心内容之一，通过研究电磁相互作用可以揭示电子、正电子等基本粒子的性质和行为规律。
粒子物理学原理概述
粒子物理学原理概述粒子物理学是研究物质最基本的组成单元和它们之间相互作用的学科。
它探索了宇宙中微观世界的奥秘，揭示了我们所生活的世界背后的基本规律。
粒子物理学的基本概念- 粒子：粒子是构成物质的基本单元，可以是原子、分子或更小的组成部分。
- 元素粒子：元素粒子是构成原子核的基本粒子，包括质子和中子。
- 基本粒子：基本粒子是构成物质的最基本单位，包括了六种夸克、六种轻子和四种基本相互作用粒子。
标准模型标准模型是解释粒子物理学中基本粒子和相互作用的理论框架。
它包含了三个相互作用的基本力：强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用。
标准模型中的基本粒子分为夸克和轻子两类。
夸克是构成质子和中子的基本粒子，而轻子是构成原子的基本粒子。
此外，标准模型还包含了四种基本相互作用粒子：光子（传递电磁相互作用）、W和Z玻色子（传递弱相互作用）以及八种胶子（传递强相互作用）。
粒子物理学的重要实验粒子物理学通过大型实验设施来验证理论与实际现象之间的一致性。
一些重要的实验包括：1. CERN：位于瑞士和法国边境的欧洲核子研究中心，主要运行了大型强子对撞机（LHC）来探索微观世界的物理特性。
2. Fermilab：位于美国伊利诺伊州的费米实验室，运行着提供高能粒子束的加速器，用于研究粒子物理学的基本性质。
3. 日本KEK：日本高能加速器研究机构，拥有高能对撞机和中子反应堆等设施，促进了粒子物理学的研究与发展。
粒子物理学的应用粒子物理学不仅仅是学术研究领域，它还具有广泛的应用，例如：- 医学：粒子加速器可用于癌症治疗和放射性示踪剂技术。
- 能源：核反应堆通过核裂变来产生能量。
- 环境科学：粒子物理学的研究可以帮助我们理解宇宙的起源和演化，以及地球的生态系统。
尽管粒子物理学在科学研究和应用领域都有重要地位，但仍然存在许多未解之谜和待解决的问题，这使得这个领域充满了无限的潜力和机遇。
> 注意：以上内容只是对粒子物理学原理的概述，并没有进行详尽的阐述。
物理学中的粒子物理学
物理学中的粒子物理学粒子物理学是物理学的一个重要分支，深入研究了物质的最基本组成单位——粒子。
通过研究粒子的性质和相互作用，粒子物理学揭示了世界的微观结构和自然规律。
本文将介绍粒子物理学的基本概念、发展历程以及其在科学研究和技术应用中的重要性。
一、粒子物理学的基本概念粒子物理学研究物质的微观结构和微观粒子之间的相互作用。
物质的基本组成单位是粒子，包括了原子核中的质子、中子以及电子等基本粒子。
通过研究这些基本粒子及其衍生粒子，粒子物理学试图理解宇宙的起源、构成和演化。
二、粒子物理学的历史粒子物理学的历史可以追溯到20世纪初，当时物理学家发现了原子的结构，并提出了量子力学理论。
随后，粒子物理学逐渐发展起来，研究领域不断扩展。
在20世纪中叶，粒子物理学的发展迈入了一个全新的阶段。
人们发现了更多的基本粒子，提出了强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用等基本力和粒子的统一理论，即标准模型。
三、粒子物理学的实验方法粒子物理学使用大型实验装置进行研究，例如加速器和探测器。
在加速器中，粒子被加速到极高的能量，然后与其他粒子发生碰撞，通过观察碰撞产生的粒子及其性质，揭示更深层的物理规律。
而探测器则用于探测、测量和记录粒子的性质，其中包括位置、能量、动量等重要参数。
四、粒子物理学的研究内容粒子物理学的研究内容丰富多样，包括了基本粒子的发现、性质的测量、相互作用的研究以及理论的构建等。
其中，粒子物理学实验中的一个重大突破是发现了希格斯玻色子（Higgs boson），这个发现对于验证标准模型的正确性具有重要意义。
五、粒子物理学的应用粒子物理学不仅对于科学研究有重要意义，还在其他领域有广泛应用。
例如，核能技术的发展离不开粒子物理学的深入研究；医学影像学中的正电子发射计算机断层扫描（PET-CT）技术也依赖于粒子物理学的原理；此外，粒子物理学还对于新能源开发、材料科学等领域的发展具有重要推动作用。
六、粒子物理学面临的挑战和未来发展粒子物理学作为一门深入研究微观世界的学科，面临着诸多挑战。
粒子物理学：探求微观世界的基本粒子和相互作用
弱子衰变
W玻色子促进核 子衰变
中微子振荡和夸克转换
中微子振荡
不同种类间的变化 验证中微子质量非零
夸克转换
弱相互作用的标志性过程 促进核子衰变
CP破坏
揭示宇宙中的重要现象
弱相互作用和对称性破缺
01 对称性破缺
物质的对称性被打破
02 CP破坏
宇宙中的现象解释框架
03 物质-反物质不对称性
破缺对称性的体现
未来引力的研究方向
超对称引力 理论
新理论探索
引力波的探 测技术
技术革新
弦理论的应 用
理论发展
● 06
第六章 总结与展望
回顾粒子物理学 的发展历程
粒子物理学作为研究 微观世界的学科，经 历了漫长而辉煌的发 展历程。从发现原子 核结构到揭示强弱电 相互作用，科学家们 不断探索，揭开了自 然界的奥秘。
总结
弱相互作用是粒子物理学中的重要内容，通过探 究弱相互作用可以揭示更深层次的物质结构和宇 宙现象。了解W/Z玻色子、中微子振荡等概念， 有助于对粒子物理学的理解和研究。弱相互作用 的对称性破缺现象为我们提供了解释宇宙重要现 象的框架。
● 05
第5章 引力
引力的起源和性质
01 引力是描述物质之间相互吸引的力
粒子物理学：探求微观世界 的基本粒子和相互作用
汇报人：XX
2024年X月
第1章 粒子物理学简介 第2章 基本粒子 第3章 强相互作用 第4章 弱相互作用 第5章 引力 第6章 总结与展望
目录
● 01
第1章 粒子物理学简介
什么是粒子物理 学
粒子物理学是研究物 质的最基本组成部分 和相互作用的科学领 域，包括基本粒子、 强相互作用、弱相互 作用和引力等。通过 高能碰撞实验和理论 模型揭示微观世界的 奥秘。
粒子物理学简介
粒子物理学简介粒子物理学是一门研究微观世界基本构成及其相互作用的学科。
通过探索原子核、基本粒子和宇宙的基本结构，粒子物理学揭示了自然界的奥秘。
本文将从粒子物理学的历史背景、基本粒子的分类以及重要实验装置等方面进行介绍，帮助读者初步了解这门学科。
一、历史背景粒子物理学的发展，起源于对原子核的研究。
20世纪初，英国物理学家Rutherford发现了原子核，并提出了著名的原子核模型，揭示了原子的基本结构。
随后，实验家们又探索出了电子和质子等基本粒子。
二、基本粒子的分类基本粒子是组成宏观世界的最基本的构成要素，按照它们的性质可以分为两类：费米子和玻色子。
1. 费米子：具有半整数自旋的粒子，遵循费米-狄拉克统计，例如电子、中子和质子等，它们是构成物质的基本粒子。
2. 玻色子：具有整数自旋的粒子，遵循玻色-爱因斯坦统计，例如光子和强子介子等，它们传递相互作用力。
三、实验装置为了研究微观世界，粒子物理学家们使用了各种高能加速器来提供强大的粒子束流，以及粒子探测器来记录和分析碰撞的结果。
以下是几种常见的实验装置：1. 束流装置：加速器通过电场或磁场将粒子束加速到极高的能量，然后将它们注入到碰撞区域。
2. 探测器：通过探测器可以记录粒子碰撞后产生的各种粒子，例如粒子的轨迹、能量和电荷等信息。
3. 探测器子系统：由于探测器需要记录较多的信息，通常会划分为多个子系统，例如跟踪探测器、电磁量能器和强子量能器等。
四、重要实验成果粒子物理学取得了众多重要的实验成果，其中一些成果还获得了诺贝尔物理学奖的荣誉。
以下是几个重要实验的成果：1. 核磁共振实验：通过核磁共振技术，科学家们揭示了原子核的结构和动力学特性，为粒子物理学的发展奠定了基础。
2. CERN实验：欧洲核子研究中心（CERN）是世界上最大的粒子物理学研究机构，通过多个实验装置，科学家们发现了强子介子、W 和Z玻色子以及希格斯玻色子等。
3. 太阳中微子问题实验：通过在地下实验室中观测太阳中微子，科学家们证实了太阳内部核反应的理论模型，为太阳物理学的研究做出了突出贡献。
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粒子物理学为本词条添加义项名粒子物理学，又称高能物理学，它是研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。
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目录1学科简介2学科分类3理论分析4发展阶段5黑格斯粒子的实验证据6第四种和第五种夸克7轻子的新发现8电弱统一理论的建立9粒子物理的前景展开1学科简介2学科分类3理论分析4发展阶段4.1第一阶段（1897～1937）4.2第二阶段（1937～1964）4.3第三阶段（1964～）5黑格斯粒子的实验证据6第四种和第五种夸克7轻子的新发现8电弱统一理论的建立9粒子物理的前景粒子物理学1学科简介粒子物理学particle physics研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。
又称高能物理学。
粒子物理学2学科分类粒子物理学专门研究组成物质和射线的基本粒子，以及它们之间的相互作用。
由于在大自然的一般条件下，许多基本粒子不存在或不单独出现，物理学家使用粒子加速器，试图复制粒子高能碰撞的机制，从而生产和侦测这些基本粒子，因此粒子物理学也被称为高能物理学。
标准模型可以正确地描述基本粒子之间的相互作用。
这模型能够计算12种已知的粒子（夸克和轻子），彼此之间以强力、弱力、电磁力或引力作用于对方。
这些粒子会互相交换规范玻色子（分别为胶子、光子、W 及Z 玻色子）。
标准模型还预测了希格斯玻色子的存在。
截至2010年，使用费米实验室的垓电子伏特加速器和欧洲核子研究组织的大型强子对撞机，实验者仍旧在努力地寻找希格斯玻色子的来踪去迹。
粒子物理学在实验上把已经发现的粒子分为两大类。
一类是不参与强相互作用的粒子，统称为轻子。
另一类是参与强相互作用的粒子统称为强子。
已经发现的数百种粒子中绝大部分是强子。
3理论分析实验发现，强子也具有内部结构。
强子内部带点电荷的东西在外国称为夸克，中国的部分物理学家称之为层子。
因为他们认为：即使层子也不是物质的始元，也只不过是物质结构无穷层次中的粒子物理学一个层次而已。
虽然层子在强子内部可以相当自由地运动，但即使用目前加速器所能产生的能量最高的粒子束轰击强子，也没有能将层子打出来，使它们成为处于自由状态的层子。
将层子囚禁在强子内部是强相互作用所独有的性质，这种性质称为“囚禁”。
弱相互作用也有其独特的性质。
它的基本规律对于左和右，正、反粒子，过去和未来都是不对称的。
弱相互作用的不对称就是李政道和杨振宁在1956年所预言，不久在实验上为吴健雄所证实的宇称在弱相互作用中的不守恒。
粒子物理学在量子场论中，各种粒子均用相应的量子场来反映。
空间、时间中每一点的量子场均以算符来表示，称为场算符。
这些场算符满足一定的微分方程和对应关系或反对应关系。
量子场的确既能反映波粒二象性，又能反映粒子的产生和消灭，还能自然地反映正、反粒子配成对的现象。
对称性在物理学中占有很重要的地位。
可以证明，假使物理基本规律具有某种对称性，与之相应就有某种守恒定律。
例如：假使物理基本规律在任何时间都一样，与之相应就有能量守恒定律：假使物理基本规律对于相变换具有不变性，与之相应就有电荷守恒定律。
假使物理规律的某种对称性是定域的，那么与之相应一定存在某种基本相互作用。
目前已经通过实验严格检验的广义相对论、量子电动力学和电弱统一理论都来源于定域对称性。
也就是说：万有引力相互作用、电磁相互作用和弱相互作用都来源于定域对称性。
4发展阶段4.1第一阶段（1897～1937）可追溯到1897年发现第一个基本粒子电子。
1932 年J.查德威克在用a粒子轰击核的实验中发现了中子，随即人们认识到原子核是由质子和中子构成的，从而形成所有物质都是由基本的结构单元——质子、中子、电子构成的统一的世界图像。
质子、中子、电子和A.爱因斯坦提出并被R.A.密立根和 A.H. 康普顿等人实验证实的光子、W.泡利假设存在的中微子（1956年最终被实验证实）以及P.A.M.狄拉克预言粒子物理学并被 C.D.安德森1932 年在宇宙线中观察到的正电子都被认为是基本粒子或亚原子粒子。
在此阶段，理论上建立了量子力学，这是微观粒子运动普遍遵从的基本规律。
在相对论量子力学的基础上，通过场的量子化初步建立量子场论，很好地解决了场的粒子性和描述粒子的产生、湮没等问题。
随着原子核物理的发展，发现在相当于原子核大小的范围内除了引力相互作用电磁相互作用之外，还存在比电磁作用更强的强相互作用和介于电磁作用和引力作用之间的弱相互作用，前者是核子结合成核的核力，后者引起原子核的β衰变。
对于核力的研究认识到核力是通过交换介子而产生的，并根据核力的电荷无关性建立起同位旋概念。
4.2第二阶段（1937～1964）这个阶段的开始以1937年在宇宙线中发现μ子为标志。
μ子的发现1934年，汤川秀树为解释核子之间的强作用短程力，基于同电磁作用的对比，提出这种力是由质子和（或）中子之间交换一种具有质量（电子质量的200～300倍）的基本粒子──介子引起的。
1936年，C.D.安德森和S.H.尼德迈耶在实验上确认了一种新粒子，其质量是电子质量的207倍，这就是后来被称为μ子的粒子。
μ子是不稳定的粒子，它衰变成电子、一个中微子和一个反中微子，平均寿命为2×10-6秒，自旋为媡/2。
汤川最初提出的介子的电荷是正的或负的。
1938年，N.J.凯默基于实验上发现的核力的电荷无关性的事实，发展了稍早些时候出现的同位旋的概念，建立了核力的S?S⑵对称性理论。
这个理论有两个重要的结果，一是除了带正负电的介子之外，还应当有不带电的中性介子，三种介子的质量应当相同；二是强相互作用的粒子可按同位旋分成一组组的多重态。
h介子和奇异粒子的发现1947年，M.孔韦尔西等人用计数器统计方法发现μ子并没有强作用，直接的证明是1948年由张文裕用云室研究μ子同金属箔直接相互作用得到的。
1947年C.F.鲍威尔等人在宇宙线中利用核乳胶的方法发现了真正具有强相互作用的介子，其后，在加速器上也证实了这种介子的存在。
它们的质量约是电子质量的270倍，带有正电荷或负电荷，被称为π±介子。
1950年发现了不带电的π0介子。
μ子后来则和电子以及中微子归于一类，被统称作轻子。
从此以后人类认识到的基本粒子的数目越来越多。
就在1947年，G.罗彻斯特和C.巴特勒在宇宙线实验中发现了V粒子（即K介子），这就是后来被称为奇异粒子的一系列新粒子发现的开始。
由于它们独特的性质，一种新的量子数──奇异数的概念被引进到粒子物理中。
在这些奇异粒子中，有质量比质子轻的奇异介子K±、K0和[粒子物理学] ；有质量比质子重的各种超子，包括Λ0、Σ±、Σ0、Ξ0和Ξ-等。
这些新发现的粒子，都是不稳定的粒子，除h0介子外（它的寿命是10-16秒），它们的平均寿命都在10-6～10-10秒之间，所以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。
这些发现了的基本粒子，加上理论上预言其存在，但尚未得到实验证实的引力场量子──引力子，按相互作用的性质，可分成引力子、光子、轻子和强子四类。
新粒子大发现和强作用SU⑶对称性的建立为了克服宇宙线流强太弱这个限制，从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，开始了新粒子的大发现时期。
到了60年代头几年，实验上观察到的基本粒子的数目已经增加到比当年元素周期表出现时发现的化学元素的数目还要多，而且发现的势头还有增无已。
1961年，由M.盖耳－曼及Y.奈曼提出的，用强相互作用的SU⑶对称性来对强子进行分类的“八重法”。
八重法分类不但给出了当时已经发现的强子在其中的位置，还准确地预言了一些新的粒子，如1964年用气泡室实验粒子物理学发现的Ω-粒子。
八重法很好地说明粒子的自旋、宇称、电荷、奇异数以及质量等静态性质的规律性。
在此阶段中，证实了不单电子，所有的粒子，都有它的反粒子（有的粒子的反粒子就是它自身，如h0、η等）。
其中第一个带电的反超子庙-是由中国的王淦昌等在1959年发现的。
此外，还发现了为数众多的寿命极短，经强作用衰变的粒子──共振态。
基本粒子大量发现，使人们怀疑这些基本粒子的基本性。
基本粒子的概念，面临一个突变。
这就是这个阶段终了时粒子物理在实验上的状况。
这个阶段理论上最重要的进展是量子场论和重正化理论的建立，以及相互作用中对称性质的研究。
量子场论和重正化理论的发展上一阶段对微观世界理性认识的最大进展是量子力学的建立。
经过一代物理学家的努力，量子力学能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收及辐射等等现象，特别是当它同狭义相对论结合而建立相对论性量子力学以后，它已经成为微观世界在原子、分子层次上的一个基本理论。
但是，量子力学还有以下几个方面的不足：①它不能反映场的粒子性；②它不能描述粒子的产生和湮没的过程；③它有负能量的解，这导致物理概念上的困难。
量子场论是由P.A.M.狄喇克、E.P.约旦、E.P.维格纳、W.K.海森伯和泡利等人在相对论量子力学的基础上，通过场的量子化的途径发展出来的，它很好地解决了这三个问题。
在量子场论领域中最早发展起来的是量子电动力学，它是把电磁场（光子场）和电子场都加以量子化，从而描述电子和光子的各种现象的一种理论。
40年代里，人们对这个理论中的发散困难作了深入的分析。
由于J.S.施温格、朝永振一郎、R.P.费因曼和F.J.戴森等人的努力，在解决这个问题上有了突破性的进展。
他们发现，如果重新定义理论中的质量和电荷，使之同实验的观测值相应，则量子电动力学中的无穷大结果不再出现。
这种消除无穷大结果的方法，叫做重正化理论。
它不但在原则上解决了量子电动力学中出粒子物理学现的发散困难，还提出了一整套按电子电荷的幂次展开的，直观的，用图形表示的逐级近似（微扰近似）的计算方法──费因曼图方法，使量子电动力学的计算有了简单可靠的、具有相对论协变性质的基础。
P.库什和H.M.福里1947年发现的电子反常磁矩，和由W.E.兰姆等发现的氢原子的2^2S1/2和2^2P1/2能级的分裂，只有通过量子电动力学的重正化理论才能得到正确的解释（见μ子和电子回磁比和兰姆移位）。
今天，量子电动力学已经经受了许多实验上的验证，成为电磁相互作用的基本理论。
探索强作用的基本理论50年代初证明了重正化的方法，也适用于强相互作用的汤川理论。
但这无助于使汤川理论成为强相互作用的基本理论，因为按强作用耦合常数的幂次展开级数是不收敛的，对于弱相互作用理论则更困难。