当狄拉克想到反物质时，只知道电子和质子。甚至直到中子和正电子于同一年被发现之后，整个粒子列表仍然相对简单。但在之后的30年间，人们在宇宙射线和新型粒子加速器中发现了大量的粒子，如果此时狄拉克再来预言，他就只能说：还会有一种粒子；具体是哪种，他可不知道。
建在伯克利的加速器初衷是产生反质子，不过它也帮助发现了很多新的粒子。所有这些粒子都是不稳定的，一些粒子寿命甚至不足以支撑它以光速穿过一个原子核。因为爱因斯坦相对论认为信息不能超光速传递，所以实际上可以说这些粒子一出生就死亡了——其主要的存在时间都花在粒子的形成和消亡上了。发现的另外一些粒子寿命相对长一些，虽然实际上也不超过十亿分之一秒，这大约等于光穿过我们头部的时间。你可能会问，怎么能知道这么短暂的东西呢？答案就是现代电子学的力量，而且当粒子以接近光速运动时，它们在短暂的生命中足以穿过一段可测量的距离。
任何带电粒子碰上空气原子后，都可从中轰击出电子（称为“电离”）。如果空气非常潮湿，那么在带电粒子经过的路径上就会出现蒸汽拖尾。在20世纪前半叶，由此研制出的云室曾经引发了我们对原子粒子认识的革命，包括发现了正电子；而在20世纪后半叶，更加强大的探测工具出现了，云室也最终被放进了博物馆。
1952年，密歇根大学的格拉泽（Donald Glaser）在思考啤酒中的气泡是如何冒出来时，由此产生灵感，他发明了气泡室，后者很快成了亚原子粒子探测的一个里程碑。在云室中，粒子在周围的气体中形成液态泡沫；在气泡室中，粒子在液体中形成气态泡沫。气泡拖尾形成的图像中，一个粒子衰减过程中气体拖尾会裂开，然后向下继续分叉产生子子孙孙，最终在磁场的偏转作用下形成一件美丽的艺术品，同时给出诸多信息以供研究者进行分析。
气泡室革命之后，整个新型粒子家族才慢慢呈现出来。又过了十年，粒子家族中的顺序才慢慢梳理清晰。
很快人们发现了与质子和中子类似的粒子，但大多数看起来都要更重一些，性质奇特，被称为“奇异粒子”。其中更有一部分显得尤为神奇。当然也有一部分粒子虽然异常又神秘，但是并没有可被称为“古怪”的特殊性质。它们的命名覆盖了整个希腊字母表，大写的朗姆达（Λ）、欧米伽（Ω）、西格玛（Σ）、西塔（Θ）以及德尔塔（Δ）等，后来这些都用完了，就开始用小写字母η、ω、ρ、φ等，最终使用到了AB字母表。卢瑟福著名的观点——科学由物理组成，其他的都是陪衬——现在看来是多么的讽刺。
随着越来越多的粒子出现，一些粒子的共性开始渐渐显现，这暗示着它们不是完全独立的，而是可以归类于多个家族。这不禁让人联想起20世纪发生在原子元素上的事情。门捷列夫注意到了元素的规律性，最终编写出了元素周期表。后来人们找到了对这种周期性的解释：原子是由一些通用的部分构成的，电子绕着质子和中子构成的原子核飞行。J．J．汤姆森借助实验从原子中释放出了电子，接着卢瑟福又发现了原子核，由此证实了上述解释的原子模型。在原子尺度上，质子和大多数短寿命粒子虽然细节上有诸多不同，但总体上非常相似。
卢瑟福发现原子内部有一个坚硬的中心，因为当使用α粒子轰击原子时会偶尔出现强烈的反跳，似乎撞上了原子内部某种致密的东西：原子核。多年之后，再次发生了一系列类似而又更加轰动的事件，科学家们发现质子、中子以及很多相关的粒子并不是物质的基本源种，它们本身又是由更小的粒子构成的，称为夸克。
相比卢瑟福和他的助手在曼彻斯特大学的一个房间里的桌面上就完成了原子核的发现，要进入原子内部的质子和中子却需要3公里长的加速器。在旧金山的斯坦福南部，电子束从加速器中飞出然后轰击氢靶并深入原子核内的质子中。偶尔地一些电子会发生强烈的反弹，而如果质子只是一个微小的电荷球的话，反弹不会如此剧烈。之前发生在原子内的事情，再次发生在了质子中：质子中的电子并不是均匀分布在其内部的，而是聚集在内部三个极小的粒子中，被称为夸克。实际上，质子是很多纠结在一起的夸克，这些夸克被永远地囚禁在一个十亿分之一微米大小的囚笼当中。就像蚁丘一样，远远看去只是一大块黑色的土堆，但近看就会发现内部有很多小的生物正在火热地活动着；对于质子而言，远看是一个紧致的带电球体，但近看会发现它是一个夸克的簇团。
夸克会按三个一组的形式紧紧胶连在一起，构成一个“三体”，从而形成质子、中子和粒子表中的其他粒子。质子和中子这两种核粒子本身是由两种夸克构成的，称为“上”夸克和“下”夸克。这些物质的源种具有电荷，从而构成了质子的电荷。质子带有一个单位的正电荷，而上夸克带有2/3单位的正电荷，下夸克带1/3单位的负电荷。两个上一个下，形成一个质子（2/3+2/3-1/3=1）；两个下一个上，总电荷等于0（2/3-1/3-1/3=0），形成了中子。
也有一些粒子内的三个夸克都是上夸克，或者都是下夸克，它们都是短寿命粒子，称为δ粒子。除了以上两种夸克，还有第三种夸克，被称为“奇（qi）”夸克，它的电荷与下夸克相同（-1/3），其他性质也完全一样，只是质量大20%左右，而奇夸克的存在几乎解释了奇异粒子的一切：在三体当中，奇夸克越多，形成的粒子就越奇怪。质子和中子中没有奇夸克；更重和更轻的朗姆达（Λ）和西格玛（Σ）粒子中含有一个奇夸克；倍加奇怪的西塔（Θ）粒子中有两个奇夸克，而最奇怪的粒子是欧米伽（Ω）粒子，其中的三个夸克都是奇夸克。
狄拉克方程适用于电子和质子，同样适用于夸克，这对于反物质也一样。就像正电子是电子的反粒子镜像，反夸克对于夸克也一样：质量相等，大小相同，电量一样，只是电荷正负相反。所以反上（如果你喜欢，也可以称上反夸克、反上夸克，或者反上反夸克；现在还没有一个通用的叫法）带电为-2/3而非+2/3；反下带电+1/3而非-1/3。就像两个上一个下构成带正电的质子，那么两个反上和一个反下就构成了带负电的反质子。以此类推，两个反下一个反上凝结起来就形成了反中子。用希腊字母命名的所有奇异粒子，比如朗姆达、西格玛、西塔和欧米伽都有一个“反”配对；将奇异粒子中的夸克换成相应的反夸克，就会得到反朗姆达、反西塔等。所有这些粒子都已经通过了实验证实：加速器将一束质子加速，轰击靶核，质子与原子核碰撞时多余的能量就产生出了新的粒子和反粒子。在我们现在能达到的最高精度下，这些出现的正负粒子对都是精确镜像配对的，即所谓的阴阳两面。
