高能物理的理论发展史
德谟克里特斯认为，所有事物的原始或基本元素是“原子”和“虚空”。“原子”在希腊语中是“不可分”的意思。德谟克里特斯用这个概念来指构成具体事物的最基本的物质粒子。原子的根本特点是“满而实”，即原子内部没有空隙，是实心的，不可穿透的，所以是不可分的。德谟克里特斯认为原子是永恒的、不朽的、不灭的；原子的数量是无限的；原子处于不断运动的状态，它唯一的运动形式是“振动”；原子小到肉眼看不见，也就是感官无法感知，只能通过理性去理解。1897年，汤姆逊在他的实验中发现了电子，1911年，卢瑟福进行了α粒子的大角度弹性散射实验，证实了带正电荷原子核的存在。这样就从实验上证明了原子的存在和原子是由电子和原子核组成的理论。
1932年，查德威克在用α粒子轰击原子核的实验中发现了中子。然后人们认识到原子核是由质子和中子组成的，从而获得了所有物质都是由基本结构单元——质子、中子和电子组成的统一世界图像。这时，基本粒子的现代概念开始形成。1905年，爱因斯坦提出电磁场的基本结构单位是光子，这在1922年康普顿等人的实验中得到了证实，因此光子被认为是一种“基本粒子”。1931年，泡利在理论上假设存在一种没有静态质量的粒子——中微子(严格来说，中微子的存在是在1956年由赖恩斯和科恩在实验上证实的)。
相对论量子力学预言，电子、质子、中子和中微子都有与它们质量相同的反粒子。第一个反粒子-正电子是在1932年安德森在置于强磁场中的云室中记录宇宙射线粒子时发现的。从50年代中期开始，其他粒子的反粒子陆续被发现。随着核物理的发展，人们发现除了已知的引力相互作用和电磁相互作用外，还存在两种新的相互作用——强相互作用和弱相互作用。
在1934中，为了解释核子之间的强相互作用短程力，汤川秀树提出这种力是由质子和/或中子之间的一种基本粒子与质量介子的交换引起的。1936年，Anderson和Niedermeyer实验证实了一种新粒子，它的质量是电子的207倍，后来被称为μ介子。μ子是不稳定的粒子，衰变为电子、一个中微子和一个反中微子，平均寿命为百万分之二秒。汤川最初提出的介子的电荷是正负的。1938年，Kemer发展了更早出现的同位旋概念，基于核力电荷独立的事实，建立了核力对称性理论。
在1947中，Convercy等人利用计数器统计发现μ子没有很强的作用。1947年，鲍威尔等人利用核乳胶发现了宇宙射线中具有强相互作用的介子，后来又证实了加速器中存在这种介子。此后，越来越多的基本粒子被人类认识。1947年，罗切斯特和巴特勒在宇宙线实验中发现了V粒子(即K介子)，这是后来被称为奇异粒子的一系列新粒子发现的开始。由于它们的独特性质，在粒子物理中引入了一个新的量子数概念——奇异数。在这些奇异粒子中，有质量比质子轻的奇异介子，也有质量比质子重的各种超子。在地球通常的条件下，它们是不存在的。那时，它们只能借助从太空飞来的高能宇宙射线产生。
这些被发现的基本粒子，加上理论上预言存在但未被实验证实的引力场量子-引力子，按照相互作用的性质可以分为四类:引力子、光子、轻子、强子。为了克服宇宙线电流太弱的限制，从20世纪50年代初开始建造能量越来越高、电流越来越强的粒子加速器。在实验中，新的强有力的检测方法相继出现，如大型气泡室、火花室、多丝正比室等。，新粒子的大发现时期开始了。到了60年代的前几年，实验中观察到的基本粒子数量已经增加到超过元素周期表出现时发现的化学元素数量，发现势头越来越强。1961年，由盖尔-曼和奈曼类比化学元素周期表提出，强子按强相互作用的对称性分类。
八重分类不仅给出了当时发现的强子的位置，还精确预言了一些新的粒子，比如1964年气泡室实验发现的ω粒子。八元组方法很好地解释了粒子的自旋、宇称、电荷、奇异性和质量等静态性质的规律性。
在这个阶段，证明了不仅电子，所有粒子都有它们的反粒子(某些粒子的反粒子就是它们自己)。第一个带电的反超子是中国的王于1959年发现的。此外，还发现了大量寿命极短的粒子被强作用衰变-* * *振动态。大量基本粒子的发现，让人们对这些基本粒子的碱性产生了怀疑。基本粒子的概念面临突变。
从20世纪40年代到60年代，对微观世界合理性认识的最大进步是量子力学的建立。在一代物理学家的努力下，量子力学可以很好地解释原子结构，原子光谱的规律性，化学元素的性质，光的吸收和辐射等等。特别是当它与狭义相对论相结合建立相对论量子力学时，在原子和分子水平上成为微观世界的基础理论。
但是量子力学仍然存在几个缺点:不能反映场的粒子性；不能描述粒子产生和湮灭的过程；它有负能量解，导致物理概念困难。量子场论是由狄拉克、乔丹、维格纳、海森堡和泡利在相对论量子力学的基础上发展起来的，它很好地解决了这三个问题。
Kush和Foley在1947年发现的电子反常磁矩，Lamb等人发现的氢原子能级分裂，只有用量子电动力学的重整化理论才能正确解释。今天，量子电动力学已经被许多实验所验证，成为电磁相互作用的基础理论。
费米和杨振宁在1949年首次提出了并非所有基本粒子都是“基本”的观点。他们认为介子不是基本的，而是基本的核子，介子只是核子和反核子的组合。1955年，坂田昌一扩展了费米模型和杨振宁模型，提出强子由核子、超子及其反粒子组成。1961年，在实验中发现了很多* * *振动态。1964年，基本粒子的种类(包括* * *振动态)已经增加到几百种，这使得盖尔-曼和兹威克提出，对称性的基础是构成所有强子的结构单元，它们有三种，命名为夸克。
从20世纪60年代开始，在宇宙线、加速器和岩石中实验性地寻找夸克，但至今没有被证实为成功的报道。在20世纪60年代和70年代，建造了更多能量更高、性能更好的加速器。虽然在这些加速器上没有发现夸克。然而，获得了夸克的间接但更有力的证据。
与强子数量剧增相反的是，自从1962年在一个大的火花室中实验证实了两种类型的中微子后，很长一段时间内已知的轻子只有四种，但在1975年情况发生了变化。这一年，佩尔等人在正负电子对撞实验中发现了一种新的轻子，它带正电或负电，是质子的两倍，因此被称为重轻子。相应的，一般认为应该还有另一个中微子，但没有得到实验证实。
在夸克理论提出后不久，就有人意识到，研究强子的强相互作用和弱相互作用要以夸克为基础，同时要充分考虑强子的结构特征和运动学特征，才能正确解释强子的寿命、宽度、形状因子、截面等动力学性质。1965年，我国研制的强子结构层子模型是该方向最早的研究之一。层的命名是为了强调材料结构的无限层次。比强子更深层次的是夸克。近20年来，粒子物理实验和理论发展的主流都是沿着这个方向，在弱相互作用上有突破性进展，在强相互作用上有重大进展。
最早的弱相互作用理论是费米在1934年提出来解释中子衰变的。弱相互作用宇称不守恒的发现给弱相互作用理论的研究带来了巨大的推动力。不久之后，洛伦兹变换下描述弱相互作用的流的形式被建立，它适用于所有的弱相互作用过程，被称为普适的费米型弱相互作用理论。glashow在1961中提出了电磁相互作用和弱相互作用的统一理论。这个理论的基础是杨振宁和米尔斯在1954中提出的非阿贝尔规范场理论。但是在这个理论中，这些粒子是否有静态质量，理论上如何重正化，都没有得到回答。
从1967到1968，Weinberg和Salam阐述了作为规范场的粒子可以有静态质量，也计算了这些静态质量与弱耦合常数和电磁耦合常数的关系。这个理论中很重要的一点是预言了弱中性流的存在，但当时的实验中并没有观察到弱中性流的现象。因为没有实验支撑，这个模型在当时并没有引起人们的重视。
1973年，美国费米实验室和CERN相继发现了弱中性流，随后人们开始关注这个模型。1983年，鲁比亚的实验组等人发现高能质子-反质子碰撞的特征与规范粒子的理论预期完全一致，这给了电弱统一理论很大的支持，从而使其有可能成为弱相互作用的基础理论。