到达夸克和轻子
由于粒子加速器的发展，质子及中子的同类新粒子陆续被发现，这些粒子被命名为“强子”，数量超过100个，但若把这些强子依其性质加以分类，便可发现其中具有某种规律性。为此，盖耳曼和茨威格在1964年分别提出了强子是由更基本的粒子“夸克”所组成的理论。导入夸克之后，质子和中子的诸多性质及反应都能获得圆满解释，质子之中有夸克存在于1969年获得证实。
目前，我们已经确认了有上下夸克等6种夸克及电子等6种轻子存在，这些夸克和轻子被认为是物质的最基本构成单位。同时通过对基本粒子的研究，也了解到自然界中的“弱力”、“强力”、“电磁力”、“重力”是物质之间最基本的四种作用力。
对基本粒子和宇宙起源的共同研究发现，四种力在超高能量状态有可能结合成一种力。根据大爆炸理论，初生宇宙便是处于这种超高能量状态。大爆炸之后随着宇宙温度的下降，首先是重力、随后是强力、电磁力和弱力各自分离产生。
统一电磁力和弱力的“电弱理论”已经完成，科学家正在研究加上强力的“大统一理论”以及再加上重力的“超统一理论”。
1994年，惟一未被确认的“顶夸克”被美国费米国立加速器实验室找到了。近年来，加速器及实验设施的不断改良所引发的物理学新闻不绝于耳。例如1997年，根据日本“超级神冈”的观测结果显示，中微子可能具有质量等。欧洲核子研究中心正在建造的名为大型强子对撞机的加速器，预定于21世纪初叶启动，希望能为我们解开基本粒子质量及反物质的谜题。
向宇宙之谜挑战
夜空中闪耀的群星，看上去像是环绕着地球。公元2世纪古希腊的托勒密建立了一个众天体以太阳为首环绕地球的体系——“天动说”，它在很长的一段时间里受到支持，产生了非常重大的影响。
从天动说到地动说
迈入16世纪之后，波兰的哥白尼提出“地动说”，主张众天体以太阳为中心公转。比起天动说，地动说更能简洁地解释天体的运行，但因当时天动说是绝对权威，所以地动说并未得到重视。
丹麦人第谷的天体观测资料使得他的德国助手开普勒得以在17世纪初叶建立了有关行星运动的“开普勒定律”。和开普勒同一时期的意大利人伽利略率先将望远镜运用于天体观测，并因而发现了木星的4大卫星和太阳黑子等。伽利略通过天文观测支持了哥白尼的地动说。
17世纪后半叶，英国牛顿建立了“万有引力定律”，根据万有引力定律能够正确计算行星的运动。牛顿的老友哈雷之所以能预言哈雷彗星的出现，也是从万有引力定律得出的成果。此外，在19世纪，科学家还根据天王星轨道的偏差计算出海王星的位置，从而发现了海王星。
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