20世紀30年代，科學家們已先後發現了電子、質子、中子和中微子等幾種物質粒子。當時很多人猜測，它們是否就是構成大千世界的所有基本粒子呢？
1935年，日本物理學家湯川秀樹提出用來解釋原子核內作用力的介子理論，並預言自然界中存在一種傳播核力的粒子即介子，它的質量處於電子和質子之間。
兩年後，曾發現正電子的美國科學家安德森在宇宙線中發現一種比電子約重200倍的新的粒子，帶有正電荷或負電荷。當時大家都認為這就是湯川秀樹所預言的介子，將它起名為“μ介子”。後來發現，它的性質與介子完全不同，隻是介子衰變後的產物，因此改稱“μ子”。
科學家發現，μ子很不穩定，它的平均壽命約為2μs，然後便衰變成電子、中微子和反中微子。帶有負電荷的μ子（稱負μ子）與帶有正電荷的μ子（稱正μ子）相遇時會發生湮滅，表明正μ子是負μ子的反粒子。
由於μ子與電子和中微子隻參與基本粒子之間的弱相互作用、電磁力和引力作用，而不參與強相互作用，後來科學家們便將它們統稱為“輕子”，以區分質子、中子之類參與強相互作用的粒子，並將後者統稱為“強子”。
1975年，美國科學家佩爾等人利用加速器做物理實驗，發現正負電子對撞後產生一種類似μ子的新物質粒子，起名為“τ子”。它的質量很重，是質子的1.8倍，平均壽命約為10-13秒，屬於第三代粒子，其他性質幾乎與μ子一模一樣。因為它也不參與原子核的強相互作用，盡管它比一般的強子還要重，但仍按其性質歸在輕子類。佩爾因此獲得1995年諾貝爾物理學獎。
根據科學家最新研究結果，所有構成世界萬物的基本物質粒子隻有誇克和輕子兩類，它們分為三個世代。第一代是上誇克和下誇克、電子及電子中微子；第二代是粲誇克和奇誇克、μ子及μ子中微子；第三代是頂誇克和底誇克、τ子及τ子中微子。其中每一種粒子都有自己的反粒子。所有我們平常看到的普通物質都是由第一代的粒子所組成，第二及第三代粒子隻能在高能量實驗室中製造出來，而且會在極短時間內衰變成第一代粒子。每一代的4種粒子與另一代相對應的4種粒子性質幾乎一樣，唯一的區別就是它們的質量及穩定性。輕子與誇克的不同之處在於它們缺少一種叫“色”的性質，所以它們的作用力（包括弱相互作用、引力和電磁力）會隨距離增加變得越來越弱。相反，誇克間的強相互作用力會隨距離增加而增強。