elementaire deeltjes

Tot circa 1939 dacht men dat een atoomkern uit slechts twee soorten elementaire deeltjes was samengesteld: de protonen en de neutronen. Met de elektronen daaromheen wordt een atoom gevormd. Inmiddels blijkt het beeld veel complexer te zijn. Men kent nu vele tientallen deeltjes met massa's kleiner dan die van het proton en neutron, die men soms nog ten onrechte elementaire deeltjes noemt. Vrijwel al deze deeltjes zijn instabiel en zij kunnen slechts kortstondig via botsingsprocessen met behulp van deeltjesversnellers gemaakt worden. Inmiddels begrijpen we hoe in een atoom de kern en de elektronen door elektromagnetische krachten bij elkaar worden gehouden (zie ook elektrische lading). Een nog niet zo goed begrepen kwestie is die van de 'sterke wisselwerking', de kracht die binnen de atoomkernen de protonen en neutronen bijeenhoudt.
Rond 1970 ontstond het besef dat protonen en neutronen op hun beurt elk uit drie quarks van twee soorten] zijn opgebouwd, die echter niet vrij kunnen worden waargenomen. Nu, zo'n veertig jaar later, onderscheiden we zes soorten quarks drie families van twee]; deze ondervinden van elkaar de sterke kracht. Daarnaast zijn er zes zogenoemde leptonen – de bekendste zijn het elektron en het bijbehorende neutrino – deze voelen onderling de zwakke kracht], ook gegroepeerd in drie families. Als deze deeltjes lading hebben voelen ze ook de elektromagnetische kracht van elkaar.
Het centrale probleem in de natuurkunde is thans een geünificeerd model op te stellen dat de vier fundamentele krachten vanuit één gezichtspunt beschouwt: naast de drie genoemde ook de zwaartekracht. Een belangrijke stap voorwaarts werd al gemaakt door de unificatie van de elektromagnetische en de zwakke krachten. De mathematisch fysische analyse die het mogelijk maakt met deze abstracte theorie kwantitatieve voorspellingen te doen, werd geleverd door de Nederlandse fysici M.J.G. Veltman en G. 't Hooft die hiervoor in 1999 de Nobelprijs voor de natuurkunde deelden. Samen met de sterke kracht is nu een model ontstaan, dat men vrij fantasieloos het "Standaard Model" heeft gedoopt, en dat thans op zijn merites experimenteel wordt onderzocht.
Zie ook Higgs en LHC).