后来，1947年π介子被发现，这才是原子核里质子和中子相互作用的传递者 。随着更深入的研究，人们发现质子和中子也不是基本粒子，在它们内部有着由夸克和胶子组成的一个非常复杂的系统 。目前夸克被认为是基本粒子，而质子的内部结构究竟是怎样至今依然是一个前沿课题 。
电子和μ子都属于轻子 。μ子的质量是电子的207倍，但它们与其他粒子相互作用的方式都完全相同 。后来人们又发现了比已知夸克质量大，其他行为相同的重夸克 。这些新粒子被称为“第二代”基本粒子 。这些粒子的寿命都很短 。μ子的寿命只有2微秒左右，对我们人类来说可谓是转瞬即逝 。那么它们的存在有着什么意义？这些茫茫宇宙中的 “蜉蝣”，是否在宇宙万物运行规律中扮演者重要的幕后角色？如果没有它们，宇宙是否还能演化成今天这个样子？
爱因斯坦曾经说过：“宇宙最不可思议的事，就是这宇宙竟然如此可思可议” 。这里的 “可思议”，就是说 “物理规律可以用数学精确描述 。” 为了用数学去描述这些基本粒子的相互作用，然后去窥探它们在宇宙演化中扮演的角色，科学家们花了半个多世纪的时间，一步步解开了基本粒子世界的秘密 。而μ子在这个探索历程中扮演了重要的角色 。
μ子可以说是 “二代” 粒子中与我们日常生活联系最紧密的一个了，因为它在天然的宇宙射线中就存在 。虽然宇宙射线中的μ子是在高层大气中产生的，但是它们的穿透力极强，在一些在地下几公里的探测暗物质的实验室里偶尔都能找到他们的身影 。
虽然μ子的寿命只有2.2微秒，但宇宙射线里的μ子接近光速，由于相对论里的时间膨胀效应，我们在地面观测到的μ子寿命要长很多 。这样它们就有足够的时间从高层大气运动到地表 。这是狭义相对论正确性的更好实验证明之一 。
了解μ子如何在宇宙射线中产生后，科学家们就掌握了如何在加速器中产生μ子，精密测量它的各种性质 。在各种高能粒子反应中产生的μ子也可以被准确探测到 。
目前在大型强子对撞机（LHC）运行的紧凑型缪子螺线管探测器（compact muon solenoid，简称CMS）就是一个大型的μ子探测器 。在Muon g-2这个实验中被测量的μ子反常磁矩，也是它的一个重要参数 。
被误解的 “标准” 模型
在探索基本粒子世界的过程中，理论物理学家和实验物理学家在20世纪都做出了卓越的贡献，建立了一套标准模型，但这套模型本质上并不“标准” 。
自从人类学会了建造加速器后，除了观察宇宙射线里自然产生的高能粒子外，还可以通过碰撞质子、电子这些稳定粒子，产生新的粒子 。一对高能粒子对撞，只要能量够高，碰撞后就有可能把一部分动能转化成新的粒子 。就这样，我们已经撞出了大量新的粒子 。除了上文提到的 “二代” 粒子，“三代” 粒子也是存在的 。最重的 “三代” 粒子 “顶夸克” 在1995年于费米实验室Tevatron加速器被发现 。
理论物理学家们通过这些大量的观测数据，在量子场论的理论架构上，提出了粒子物理的 “标准模型” 。这个模型可以描述所有已经发现的基本粒子和他们之间的强、电磁、弱三种基本相互作用 。根据标准模型算出来的电子反常磁矩也是在万亿分之一这个量级上与实验测量值相符合 。标准模型中还包含了一个非常精妙的Higgs机制，而这个机制预言的Higgs粒子，也在2012年被发现 。所以，标准模型可谓是一套空前成功的理论 。
文章插图
标准模型粒子表
然而，所有物理学家都清楚，这个 “标准模型” 并不是什么神圣不可侵犯的宇宙规律 。它只不过是目前科学家们用数学对已知粒子行为的更好的描述 。纵观近代物理学史，很少有哪个新的理论完全推翻了过去的旧理论 。新理论往往是给旧的理论设定了一个适用范围，然后给出一个在更大范围内更加普适的规律 。例如，狭义相对论并没有推翻经典力学，而是指出经典力学对自然的描述只是相对论的描述在低速下的近似 。
在粒子物理界，科学家们已经很清楚，目前的标准模型在能量更高（比现在更大的加速器的能量还要大一万亿倍）的粒子碰撞时肯定是不适用的 。引用徐一鸿在《简明量子场论》一书中的一句很风趣的话：“如果你碰到一个自称是物理学家的人要卖给你一套适用于任何能量尺度的理论，你更好调查一下他是不是靠卖二手车为生 。” 所以，发现标准模型之外的物理规律是早晚的事 。
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