A 17. században születtek meg a newtoni törvények, amelyek jól le tudták írni környezetünk alapvető fizikai tulajdonságait, azonban a tudomány fejlődésével világossá vált, hogy extrém körülmények között nem alkalmasak a jelenségek leírására, mint például a fénysebességgel mozgó részecskékre vagy az atomi világra. Einstein volt az első, aki relativitás elméletével felfedte és egy kezdetleges megoldást talált a problémára. Az 1920-as évek közepétől pedig Heisenberg, a kvantummechanikai kutatásaival már szakított a klasszikus fizikával és megalkotta egy új ágát, a részecskefizikát. Az új felfedezések hatására egyre bonyolultabbá váltak a modellek és egyre többször vetődött fel a kérdés, hogy hogyan is lehetne egységesen leírni a már megismert környezetünk kvantumfizikai tulajdonságait. 1983-ban megalkották a Standard Modell alapjait, amely által a fizikusok remélték, hogy egységes és jobban átlátható formában foglalhatók össze a kvantummechanika szabályai. A Standard Modell a részecskék és a kölcsönhatások elméleti kerete. A Standard Modell nem egy egzakt elmélet, mert nem teszi lehetővé számunkra, hogy az atomi világ minden történését megértsünk és előre jósoljunk a segítségével, de ez a modell nagy sikereket könyvelhetett el magának az évek során. Segítségével fény derült a fundamentális kölcsönhatások bizonyos vonatkozásaira, például megmagyarázza az anyagi világ összetettségének okát, új részecskék létezését jósolta meg, miközben nemcsak atomi léptékben zajló folyamatokat világít meg, hanem kozmológiai és asztrofizikai folyamatokat is.
A négy alapvető fundamentális kölcsönhatással könnyen le tudjuk írni világunk összetartó erejét. Egyik az elektromágneses kölcsönhatás, amely olyan jól ismert jelenségekért felelős, mint az elektromosság és a mágnesesség. A második az erős kölcsönhatás, mely a legerősebb az összes kölcsönhatás közül. Ez teszi stabil képződménnyé az atommagot, megakadályozva annak szétrobbanását az elektromos erők taszítása miatt. A harmadik a gyenge kölcsönhatás, mely az első kettőnél sokkal gyengébb és csak bizonyos folyamatokban játszik szerepet. Ilyenek a mag béta-bomlása, a Nap magjában lezajló termonukleáris fúzió, de alapvető szerepe van a szupernóvarobbanás esetében is. A negyedik pedig a gravitációs kölcsönhatás, mely szerepe atomi szinten elhanyagolható, viszont igazán nagy léptékben ez a legfontosabb kölcsönhatás.
A Standard Modell számos részletét már sikerült kísérletekkel bizonyítani, de az elmélet kulcsfontosságú része még mindig a tömegért felelős Higgs-bozon meglétének bizonyítása, amely nélkül az elmélet nem működőképes. Az eddig ismert elemi részecskék tömege abból származik, hogy kölcsönhatnak egy Higgs-mezővel, amely az egész Világegyetemet kitölti. A Higgs-bozon azonosításán már jó ideje dolgoznak a kutatók. A Genf melletti európai részecskefizikai kutatóközpontban található a Föld legnagyobb részecskegyorsítója, mely megalkotásakor egyik fő cél a Higgs-részecske felfedezése volt. Itt protonokat ütköztetnek egymással, mely a folyamat során a Higgs-mezőt hordozó Higgs-részecske keletkezhet. Az eddigi megfigyelhetetlenségének oka az lehet, hogy ezek a részecskék gyorsan elbomlanak, tehát nehéz őket megfigyelni.
