В начале 1930-х физики считали, что существуют три фундаментальные составляющие вещества: электрон, протон и нейтрон. Но при этом оставалось еще много вопросов. Какова природа взаимодействий, удерживающих столь сильно протоны и нейтроны в ядре? Почему спектр электронов при b -распаде непрерывен? Существуют ли античастицы, предсказанные теорией Дирака? Каждая из этих тайн раскрывалась с открытием новых частиц. Уже в 1932 году Андерсон открыл позитрон, но тогда немногие сразу поверили, что это анти-электрон.

Для объяснения непрерывности b -спектров в распадах Паули предложил новую фундаментальную частицу – нейтрино. Хотя непосредственное обнаружение нейтрино произойдет много позднее, Ферми уже в 1933-1934 гг. предложил слабые взаимодействия и развил теорию b -распада, явно используя нейтрино.

Примерно в то же время Юкава предложил теорию ядерных взаимодействий и постулировал новую частицу – пион, обмен которой между нуклонами и обеспечивал ядерные силы.

Юкава предсказывал массу пиона в районе 100 МэВ, и открытие частицы с такой массой в космических лучах в 1937 году сразу было интерпретировано, как открытие пиона Юкавы. Физикам потребовалось десять лет, чтобы установить, что эта частица не участвует в сильных взаимодействиях при прохождении через вещество. Это был мюон. Открытие мюона - тяжелого "брата" электрона было ошеломляющим по своей неожиданности и последствиям. Это был ранний предвестник нового семейства фундаментальных частиц, частиц с новыми "ароматами". Заряженный пион был найден в 1947 году, сначала в космических лучах, а годом позже на ускорителе. Именно это "рукотворное" рождение пионов и стало началом формирования ускорительной физики частиц, как подобласти физики. Ферми и Янг предложили революционную идею о составной природе пиона как связанного состояния нуклона и антинуклона. Хотя это предположение оказалось ошибочным, пятнадцать лет спустя кварковая модель объяснила мезоны и барионы как составные частицы.