Fizika čestica proučava temeljne čestice i sile koje ih vode. Budući da se mnoge temeljne čestice pojavljuju samo tijekom relativističkih sudara u akceleratorima čestica, kolokvijalno nazvanim “razbijači atoma”, fizika čestica je također poznata kao “fizika visokih energija”. Fizičari su udarali čestice ekstremnim brzinama od 1929. godine.
Najbolja slika fizike čestica koju danas imamo zove se standardni model, koji je mukotrpno razvijen 1970-ih. Bila je to reakcija na “zoološki vrt čestica”, ogromnu proliferaciju neobičnih temeljnih čestica otkrivenih tijekom eksperimenata fizike visoke energije 1950-ih i 1960-ih. Konačni broj čestica na kraju je bio oko 31, uključujući 24 fermiona (kvarkova, elektrona, neutrina i njihovih antičestica), 6 bozona (od kojih jedan, graviton, tek treba promatrati) i jednu nedostižnu česticu odgovornu za svojstvo same mase, koje također tek treba primijetiti, Higgsov bozon. U osnovi, fermioni čine materiju, a bozoni posreduju u interakcijama između materije. Svjetlost koja dolazi sa zaslona vašeg računala sastoji se od fotona koji su bozoni. Oni su u interakciji s fermionima koji čine vašu očnu jabučicu.
Većina materije svuda oko nas sastoji se od samo nekoliko osnovnih čestica: gornjih kvarkova, donjih kvarkova i elektrona. Također, 50 trilijuna neutrina male mase struji kroz naša tijela svake sekunde, prolazeći kroz cijelu Zemlju gotovo kao da je uopće nema. Neutrini, čije ime znači “mala neutralna čestica”, toliko su nedostižni da se nije ni znalo da imaju masu sve do 1998. Jedno od najnovijih područja astronomije poznato je kao neutrina astronomija, pri čemu tok neutrina sa Sunca i supernove promatraju se pomoću ogromnih detektora.
Iako samo nekoliko čestica u zoološkom vrtu čestica čine materiju koja nam je poznata, fizika čestica nam daje sjajan uvid u strukturu stvarnosti pokazujući nam manje uobičajene varijante i kako se one uklapaju u jedinstvenu obitelj. Može se reći da je fizika čestica odgovorna za postojanje nuklearne energije, nuklearne medicine i nuklearnih bombi. Fizika čestica smatra se jednim od najcjenjenijih područja znanosti jer na kraju proizvodi uvide koji su korisni za druga područja, poput matematike.