La teoría de partículas es una teoría de la materia increíblemente creída, que sostiene, esencialmente, que la materia está formada por pequeñas partículas que se mueven constantemente. La teoría de partículas es el dominio de la física de partículas, que también se conoce como física de altas energías, porque muchas de las partículas más fundamentales generalmente no ocurren en la naturaleza, pero pueden generarse creando interacciones de energía extremadamente alta entre partículas.
El predecesor de la teoría moderna de partículas se remonta a la antigua Grecia, cuando los filósofos del siglo VI a. C. sostenían que había partículas fundamentales de materia. Sin embargo, durante miles de años después de esto, la teoría de partículas desapareció en la mayor parte del mundo, y en su lugar surgieron otras teorías. En el siglo XIX, sin embargo, regresó con un científico llamado John Dalton que propuso una partícula fundamental e indivisible que componía toda la materia. Llamó a esta partícula el átomo, de la palabra griega que significa indivisible.
Sin embargo, a finales del siglo XIX se hizo evidente que el átomo no era, de hecho, indivisible y que había partículas aún más pequeñas que lo formaban. Durante el siglo XX y entrado el siglo XXI, estas partículas se dividieron y se descubrieron nuevas partículas de alta energía. El descubrimiento de estas partículas ayudó a refinar y expandir la naturaleza de la física de partículas, y gran parte del trabajo realizado hoy tiene que ver con la generación de nuevas partículas para observar. Esto se hace creando interacciones de muy alta energía en aceleradores de partículas, donde las partículas se lanzan unas a otras a velocidades increíblemente altas, esencialmente rompiéndose en sus partes constituyentes y liberando partículas energéticas que se disipan rápidamente.
El modelo de trabajo de la teoría de partículas en este momento se conoce como el modelo estándar. El modelo estándar, aunque no es una verdadera teoría unificadora, se acerca notablemente. Aborda tres de las cuatro interacciones conocidas: las fuerzas electromagnética, fuerte y débil. No aborda la fuerza gravitacional, lo que la hace incompleta, pero aún permite una gran comprensión integral de las partículas y el universo en su conjunto. El modelo contiene veinticuatro partículas fundamentales, que forman la materia, y los bosones gauge que median las fuerzas. También predice un tipo de bosón, el bosón de Higgs, que es el único bosón que aún no se ha observado, que se espera que sea detectado por el Gran Colisionador de Hadrones.
En un nivel básico, la teoría de partículas ayuda a categorizar los tres estados principales de la materia que vemos en el día a día. Las partículas se ven en relación entre sí y la cantidad de energía que tienen, lo que afecta su movimiento. En un estado en el que las partículas se atraen fuertemente entre sí y se mantienen juntas en un estado en el que vibran pero permanecen relativamente fijas, existe un sólido. Cuando hay alguna atracción entre las partículas, y se mantienen unidas un poco, con un grado de movimiento relativamente libre, existe un líquido. Y cuando hay poca atracción entre las partículas y pueden moverse libremente, existe un gas.