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.

За заряженным пионом двумя годами позже последовали K⁺ (в 1949г.), p^o (в 1950г.), L^o и K^o (в 1951г.).

Развитие ускорителей в начале 1950-х породило так называемый "взрыв популяции" - обескураживающее увеличение числа открываемых частиц. Среди частиц, открытых в 1950-х годах, были барионы D, S⁺, X^-, S^o, и X^o, а также антипротон и антинейтрон.
В 1955-1956 гг. Гелл-Манн и Нишиджима обнаружили у K-мезонов новую характеристику "странность".

Начало 1960-х ознаменовалось открытием большого числа мезонов, r, w, h, K^*, f, f, a₂ и h^', а также большого числа барионов. Гелл-Манн нашел понимание этого многообразия частиц на развитом им в 1961 году "восьмеричном пути", объединяющем странность и изоспин в рамках SU(3)-группового подхода к классификации адронов. Это понимание и привело к возникновению кварковой модели.

Кварковая модель была предложена независимо Цвейгом и Гелл-Манном в 1964 году. С ее появлением существенно упростилось описание всех известных в то время мезонов и барионов. Все они описывались как простые композиты из трех типов кварков u, d и s. Странный кварк s входит в состав "странных" частиц, таких как K-мезоны. Критическим предсказанием восьмеричного пути было предсказание существования новой частицы, W^-, которая позже была интерпретирована в кварковой модели как барион, составленный из трех странных кварков (sss-состояние). Частица W^- была открыта в 1964 году.

Наряду с многочисленными открытиями мезонов и барионов критическим событием, показавшим возможность изучения нейтринных взаимодействий, была регистрация нейтрино в эксперименте Коуэна и Райнеса в 1956 году. В 1957 году Нишиджима предположил существование двух типов "лептонных зарядов" (ныне называемых ароматами): один для e и n_e, а другой для m и n_m.