Trois des quatre éléments fondamentaux de la nature sont inclus dans le modèle standard de la physique des particules — l`électromagnétisme, la force forte et la force faible. (La gravité n`est pas incluse dans le modèle standard.) Chaque force agit entre les particules en raison de certaines propriétés de cette particule — charge pour l`électromagnétisme, la couleur pour la force forte, et la saveur pour la force faible. Les bosons associés à chaque force sont appelés bosons de jauge — le photon pour l`électromagnétisme, les gluons pour la force forte, et les bosons W et Z pour la force faible. Le modèle standard (SM) prédit l`existence des bosons W et Z, du gluon et des quarks de charme et de dessus et prédit un grand nombre de leurs propriétés avant que ces particules soient observées. Les prédictions ont été confirmées expérimentalement avec une bonne précision. [33] selon nos connaissances actuelles, il y a quatre interactions fondamentales dans la nature: la gravité, l`électromagnétisme, l`interaction faible et forte avec l`électromagnétisme et l`interaction faible unifiée dans la théorie électrofaible. La gravité ainsi que l`électromagnétisme sont des phénomènes macroscopiques, immédiatement présents dans notre vie quotidienne, comme les chutes d`objets et l`électricité statique. Les interactions nucléaires faibles et fortes, d`autre part, deviennent seulement importantes au niveau microscopique, atomique et subatomique. Le modèle standard décrit trois des quatre forces fondamentales de la nature; seule la gravité reste inexpliquée. Dans le modèle standard, une force est décrite comme un échange de bosons entre les objets touchés, comme un photon pour la force électromagnétique et un gluon pour l`interaction forte.

Ces particules sont appelées porteurs de force ou particules de messager. [31] interaction fondamentale, en physique, l`une des quatre forces fondamentales — gravitationnelle, électromagnétique, forte et faible — qui régissent la façon dont les objets ou les particules interagissent et comment certaines particules se décomposent. Toutes les forces connues de la nature peuvent être retracées à ces interactions fondamentales. Les interactions fondamentales sont caractérisées sur la base des quatre critères suivants: les types de particules qui subissent la force, la force relative de la force, la portée sur laquelle la force est efficace, et la nature des particules qui médient la force. Au-delà du modèle standard, certains théoriciens travaillent à unir les interactions électrofaibles et fortes au sein d`une grande théorie unifiée [12] (GUT). Certaines tentatives de boyaux hypothéisent les particules «d`ombre», de telle sorte que chaque particule de matière connue s`associe à une particule de force non découverte, et vice versa, totalement supersymétrie (SUSY). D`autres théoriciens cherchent à quantifier le champ gravitationnel par le comportement de modélisation de son porteur de force hypothétique, le graviton et atteindre la gravité quantique (QG). Une approche de QG est la gravité quantique de boucle (LQG).

D`autres théoriciens recherchent à la fois le QG et le GUT dans un cadre, réduisant les quatre interactions fondamentales à une théorie de tout (TEP). Le but le plus répandu à un ToE est la théorie des cordes, bien que pour modéliser les particules de matière, il a ajouté SUSY pour forcer les particules — et donc, strictement parlant, est devenu la théorie des supercordes. De multiples théories de supercordes apparemment disparates ont été unifiées sur une épine dorsale, la théorie M. Les théories au-delà du modèle standard demeurent hautement spéculatives, manquant de grand soutien expérimental. Le mécanisme de Higgs est censé donner lieu à la masse de toutes les particules élémentaires dans le modèle standard. Cela inclut les masses des bosons W et Z, et les masses des fermions, c`est-à-dire les quarks et les leptons. En supposant que les quarks soient confinés, Mikhaïl Shifman, Arkady Vainshtein et Valentine Zakharov ont pu calculer les propriétés de nombreux hadrons de faible altitude directement à partir de QCD, avec seulement quelques paramètres supplémentaires pour décrire le vide.