Albert Einstein
(1905)

Uno de los pocos científicos que tomó en serio las ideas de Planck; propuso un cuanto de luz (el fotón) que se comporta como una partícula. Las otras teorías de Einstein explicaron la equivalencia entre la masa y la energía, la dualidad partícula-onda de los fotones, el principio de equivalencia, y especialmente la relatividad. Explicó la curvatura del espacio-tiempo.

Einstein obtuvo su doctorado en 1905 expedido por la Universidad de Zurich con una tesis sobre la teoría del movimiento Browniano. Más tarde examinó el fenómeno descubierto por Max Planck, en el cual la energía electromagnética emitida por un objeto radiante lo hace en cantidades discretas llamados cuantos, Esta energía es directamente proporcional a la frecuencia de radiación. Esto contradecía la teoría electromagnética clásica, la cual asumía que la energía se comportaba como ondas.

Los otros trabajos describen la Teoría especial de la Relatividad. En Sobre la Electrodinámica de los Cuerpos Móviles propone que la velocidad de la luz en el vacío es una constante de la naturaleza y no depende del estado de reposo o movimiento del cuerpo que emite la luz o la detecta. En el cuarto artículo publicado en 1905 ¿Depende la inercia de un cuerpo de la Energía que Contiene? Demuestra que la masa y energía son intercambiable y dedujo su famosa fórmula que explica que la energía es igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz.

Niels Bohr (1913) tuvo éxito al construir una teoría de la estructura atómica, basándose en ideas cuánticas.

Ernesto Rutherford (1911) encontró la primer evidencia de un protón.

Paul Dirac (1931) combinó la mecánica cuántica y la relatividad especial para describir al electrón. comprendió que las partículas cargadas positivamente requeridas por su ecuación eran nuevos objetos (el los llamó "positrones"). Son exactamente como electrones, pero cargados positivamente. Este es el primer ejemplo de antipartículas.

James Chadwick descubrió el neutrón. Los mecanismos de las uniones nucleares y los decaimientos se convirtieron en problemas principales.

Línea de tiempo de la visión moderna (el Modelo Standard): desde 1964 hasta el presente

A mediados de los 60, los físicos comprendieron que sus ideas previas, en las que toda la materia estaba compuesta de protones, neutrones, y electrones, como partículas fundamentales, era insuficiente para explicar las nuevas partículas que se estaban descubriendo. La teoría de los quarks, de Gell-Mann y Zweig solucionó estos problemas. Durante los últimos treinta años, la teoría que hoy se conoce como el Modelo Standard de las Partículas e Interacciones, ha crecido gradualmente y han ganado aceptación, a partir de las nuevas evidencias proporcionadas por los aceleradores de partículas.

Murray Gell-Mann y George Zweig (1964) introdujeron la idea tentativa de los quarks. Sugirieron que los mesones y los bariones están compuestos por quarks o antiquarks de tres tipos, llamados up, down y strange (u, d, s), con spin 1/2 y cargas eléctricas 2/3, -1/3, -1/3, respectivamente (resulta que esta teoría no es completamente exacta). Ya que estas cargas nunca han sido.

Fue formulada una teoría cuántica de campos, para las interacciones fuertes. Esta teoría de quarks y gluones (que ahora es parte del Modelo Standard) es similar, en su estructura, a la electrodinámica cuántica (QED), pero dado que las interacciones fuertes actúan sobre las cargas de color, esta teoría se llama cromo dinámica cuántica (QCD). Los quarks están destinados a ser partículas reales, con una carga de color. Los gluones son los cuantos, sin masa, del campo de las interacciones fuertes. Esta teoría de interacciones fuertes fue primero sugerida por Harald Fritzsch y Murray Gell-Mann.

Las partículas como quarks deberían tener características muy extrañas, como por ejemplo una carga eléctrica. Gell-Mann propuso originalmente tres quarks, bautizados como u (de up, arriba), d (de down, abajo) y s (de strange, extraño), cuyas cargas respectivas son +2/3, -1/3 y -1/3, y sus antipartículas respectivas (antiquarks), con cargas eléctricas opuestas. Estos serían los componentes de cualquier hadrón o mesón. Por. Ej., el protón, con carga +1, sería una combinación de dos quarks u y un quark d. Un pión positivo sería una combinación de un quark u y un antiquark d, mientras que el pión negativo tendría la composición opuesta (un antiquark u y un quark d). Para justificar otras partículas conocidas la teoría de los quarks fue completada más adelante con la incorporación de otros tres quarks, bautizados como c (de charmed, encantado), b (de bottom, fondo) y t (de top, cúspide).

Los quarks tienen un espín de1/2. Los quarks existen únicamente formando hadrones o piones.