Partikelteorin är en otroligt allmänt trodd teori om materia, som i huvudsak hävdar att materia består av små partiklar som ständigt rör sig. Partikelteori är domänen för partikelfysik, som också är känd som högenergifysik, eftersom många av de mest grundläggande partiklarna vanligtvis inte förekommer i naturen, utan kan genereras genom att skapa extremt högenergiinteraktioner mellan partiklar.
Föregångaren till den moderna partikelteorin går tillbaka ända till det antika Grekland, då filosofer på 6-talet f.Kr. ansåg att det fanns grundläggande partiklar av materia. I tusentals år efter detta försvann dock partikelteorin genom större delen av världen, med olika andra teorier som dök upp istället. På 19-talet gjorde den dock comeback, med en vetenskapsman vid namn John Dalton som föreslog en grundläggande, odelbar partikel som utgjorde all materia. Han döpte denna partikel till atomen, från det grekiska ordet som betydde odelbar.
I slutet av 19-talet hade det emellertid blivit uppenbart att atomen i själva verket inte var odelbar, och att det fanns ännu mindre partiklar som utgjorde atomen. Under 20-talet och in på 21-talet splittrades dessa partiklar och nya högenergipartiklar upptäcktes. Upptäckten av dessa partiklar hjälpte till att förfina och expandera partikelfysikens natur, och en stor del av det arbete som görs idag har att göra med att generera nya partiklar att observera. Detta görs genom att skapa interaktioner med mycket hög energi i partikelacceleratorer, där partiklar skjuts mot varandra med otroligt höga hastigheter, i huvudsak splittras sönder i deras beståndsdelar och släpper ut energiska partiklar som snabbt försvinner.
Arbetsmodellen för partikelteorin just nu är känd som Standardmodellen. Standardmodellen, även om den inte är en sann Unifying Theory, kommer anmärkningsvärt nära. Den tar upp tre av de fyra kända interaktionerna: de elektromagnetiska, de starka och de svaga krafterna. Den misslyckas med att ta itu med gravitationskraften, vilket gör den ofullständig, men den möjliggör fortfarande en hel del omfattande förståelse av partiklar och universum som helhet. Modellen innehåller tjugofyra fundamentala partiklar, som utgör materia, och de mätare bosonerna som förmedlar krafterna. Den förutspår också en typ av boson, Higgs-bosonen, som är den enda bosonen som ännu inte har observerats, som förväntas upptäckas av Large Hadron Collider.
På en grundläggande nivå hjälper partikelteori till att kategorisera de tre huvudtillstånden av materia som vi ser på en daglig nivå. Partiklar ses i relation till varandra, och mängden energi de har, vilket påverkar hur mycket de rör sig. I ett tillstånd där partiklar är starkt attraherade av varandra och hålls tätt samman i ett tillstånd där de vibrerar men förblir relativt fixerade, existerar ett fast ämne. När det finns en viss attraktion mellan partiklarna, och de hålls ihop något, med en relativt fri grad av rörelse, uppstår en vätska. Och när det är liten attraktion mellan partiklarna, och de kan röra sig fritt, finns det en gas.