La symétrie Poincaré globale est postulée pour toutes les théories relativistes du champ quantique. Il se compose de la symétrie translationnelle familière, de la symétrie rotationnelle et de l`invariance du cadre de référence inertiel au centre de la théorie de la relativité spéciale. La symétrie de jauge locale SU (3) × SU (2) × U (1) est une symétrie interne qui définit essentiellement le modèle standard. En gros, les trois facteurs de la symétrie de la jauge donnent lieu aux trois interactions fondamentales. Les champs tombent dans différentes représentations des différents groupes de symétrie du modèle standard (voir tableau). Après avoir écrit le lagrangien le plus général, on constate que la dynamique dépend de 19 paramètres, dont les valeurs numériques sont établies par expérience. Les paramètres sont récapitulés dans le tableau (rendu visible en cliquant sur “montrer”) ci-dessus (note: la masse de Higgs est à 6992200272060875000 de 125 GeV, la force d`auto-couplage de Higgs λ ~ 1 ⁄ 8). Trois des forces fondamentales résultent de l`échange de particules porteuses de force, qui appartiennent à un groupe plus large appelé «bosons». Les particules de matière transfèrent des quantités discrètes d`énergie en échangeant les bosons les unes avec les autres. Chaque force fondamentale a son propre boson correspondant – la force forte est portée par le «gluon», la force électromagnétique est portée par le «photon», et les «bosons W et Z» sont responsables de la force faible. Bien qu`il ne soit pas encore trouvé, le «graviton» doit être la particule de gravité correspondant à la force. Le modèle standard comprend les forces électromagnétiques, fortes et faibles et toutes leurs particules porteuses, et explique bien comment ces forces agissent sur toutes les particules de matière. Cependant, la force la plus familière dans notre vie quotidienne, la gravité, ne fait pas partie du modèle standard, comme l`ajustement de la gravité confortablement dans ce cadre s`est avéré être un défi difficile.
La théorie quantique utilisée pour décrire le micro monde, et la théorie générale de la relativité utilisée pour décrire le monde macro, sont difficiles à intégrer dans un cadre unique. Personne n`a réussi à rendre les deux mathématiquement compatibles dans le contexte du modèle standard. Mais heureusement pour la physique des particules, quand il s`agit de l`échelle minuscule des particules, l`effet de la gravité est si faible que d`être négligeable. Ce n`est que lorsque la matière est en vrac, à l`échelle du corps humain ou des planètes par exemple, que l`effet de la gravité domine. Ainsi, le modèle standard fonctionne toujours bien malgré son exclusion réticente de l`une des forces fondamentales. … Il n`est pas temps pour les physiciens de l`appeler un jour juste encore. Même si le modèle standard est actuellement la meilleure description il y a du monde subatomique, il n`explique pas l`image complète. La théorie incorpore seulement trois des quatre forces fondamentales, en omettant la gravité. Il y a aussi des questions importantes qu`il ne répond pas, comme «qu`est-ce que la matière noire?», ou «qu`est-il arrivé à l`antimatière après le Big Bang?», «pourquoi y a-t-il trois générations de quarks et de leptons avec une telle échelle de masse différente?» et plus encore. La dernière, mais non la moindre, est une particule appelée boson de Higgs, une composante essentielle du modèle standard. Le modèle standard explique comment les éléments constitutifs de base de la matière interagissent, gouvernés par quatre forces fondamentales.
Les interactions entre toutes les particules décrites par le modèle standard sont résumées par les diagrammes à droite de cette section. Dans le modèle standard, le champ de Higgs est un scalaire complexe du groupe SU (2) L: les expériences indiquent que les neutrinos ont une masse, que le modèle standard classique n`a pas permis. [35] pour tenir compte de cette constatation, le modèle standard classique peut être modifié pour inclure la masse de neutrino. Bien que le modèle standard est censé être théoriquement auto-cohérent [2] et a démontré d`énormes succès dans la fourniture de prédictions expérimentales, il laisse certains phénomènes inexpliqués et ne manque pas d`être une théorie complète des fondamentaux Interactions. Il n`explique pas complètement l`asymétrie de baryon, incorpore la théorie complète de la gravitation [3] comme décrit par la relativité générale, ou compte pour l`expansion accélérée de l`univers comme possiblement décrite par l`énergie sombre.