تاریخ فیزیک
ساختن بنیادهای فیزیکی جدید

در سال ۱۹۲۸ درحالی‌که فلاسفه سخت مشغول بحث بر سر طبیعت جهان هستی بودند، نظریه‌های کوانتیکی همچنان در حال تولید نتایج شگفت‌انگیزی بودند. از جمله پل دیراک دست به فرمول بندی ساختاری نسبیتی برای مکانیک کوانتمی زد. با اینحال، تلاش‌های برای کوانتیزه کردن الکترومغناطیس در دهه ۱۹۳۰ با مشکلات جدی مواجه گردید. خصوصاً مسئلهٔ صور نامحدود در این نظریه همچنان تا بعد از جنگ جهانی دوم باقی ماند، زمانی که جولیان شوینگر، ریچارد فاینمن، و سین‌ایترو تومونوجا مستقلاً روش بازبهنجارش، که به تولید الکترودینامیک کوانتومی (Q.E.D.) انجامید را ارائه نمودند.
ظهور نظریه میدان‌های کوانتومی و برهمکنش تبادلی و ذرات کوته عمر مجازی (که حاصل خواص قوانین جهان کوانتمی بودند) باعث اشاعهٔ نظریه‌های جدید ذرات بنیادی گردیدند. به ویژه، هیدکی یوکاوا این نظریه را مطرح ساخت که هسته اتم با وجود بار مثبت هسته توسط نیروی برد کوتاهی به هم نگه داشته می‌شود که واسطش ذره ایست که بزرگی آن میان الکترون و پروتون است. این ذره که در سال ۱۹۴۷ مطرح گردید پیون نام گرفت، و یکی از تعداد ذرات مهمی بود که از دههٔ ۱۹۳۰ به بعد یکی پس از دیگری کشف شدند، از جمله نوترون، پوزیترون (نسخهٔ پادماده الکترون)، و میون. کشف این ذرات اغلب توسط روش‌های آشکارسازی همانند اتاقک ابری، امولسیون هسته‌ای، اتاقک حباب، و شمارش هم‌فرودی انجام گرفت. در اوایل، کشف این ذرات اغلب توسط ردهای یونشی پرتو کیهانی صورت می‌گرفت، لیکن رفته رفته جای خود را به سیستم‌های شتاب‌دهنده ذره‌ای دادند که تا به امروز همچنان در حال تکامل به سر می‌برند.
برهمکنش این ذرات با پراکندگی و واپاشی یک کلید برای پایه‌های تئوری‌های مکانیک کوانتم گردید. موری ژلمن و یوئیل نئومن شروع به تقسیم‌بندی ذرات بر پایه ویژگی‌هایشان کردند و نام آن را راه هشت‌گانه نامیدند، و این موضوع موجب به وجود آمدن جای خالی برای ذرات کشف‌نشده با ویژگی‌های معین شد (مشابه پیش‌بینی‌های علمی مندلیف)، که مشهورترین آن Ω−، بود که در آزمایشگاه ملی بروکهیون در سال ۱۹۶۴ کشف گردید، و موجب شد که ایده «کوارک» ها برای ترکیب هادرون به وجود آید. اگرچه مدل کوارک در ابتدا به نظر می‌رسید در توضیح نیروی هسته‌ای قوی ناتوان باشد، اما باعث رقابت نظریه‌هایی مانند نظریه ماتریس اس و، به وجود آمدن کرومودینامیک کوانتومی گردید و در دهه ۱۹۷۰ بالاخره ذرات بنیادی دسته‌بندی شدند، که اکنون به نام «مدل استاندارد» مشهور است و بر پایه ریاضیات نظریه پیمانه‌ای قرار گرفته‌است، که به خوبی توانایی تشریح تمام نیروهایی بنیادی طبیعت به جز گرانش را داشت، و به موضوعی بدل گشت که باید حل شود.
مدل استاندارد با برهمکنش الکتروضعیف و کرومودینامیک کوانتومی به عنوان یک ساختار که در نظریه گروه‌ها به شکل (SU(3)×SU(2)×U(1 نمایش داده می‌شوند به وحدت می‌رسند. فرمول‌بندی اتحاد نیروی الکترومغناطیسی و نیروی هسته‌ای ضعیف در مدل استاندارد توسط عبدالسلام، استیون واینبرگ و، متعاقباً، شلدون لی گلاشو انجام شد. بعد از آن در سرن جریان خنثی ضعیف کشف شد، که بوزون میانجی آن بوزون‌های دبلیو و زد بودند و به همین خاطر در سال ۱۹۷۹ جایزه نوبل فیزیک به این سه نفر تعلق گرفت.
با اینکه مدل استاندارد از طریق پیش‌بینی ذرات و برهمکنش‌های میان آن‌ها در انرژی‌های مختلف به خوبی امتحان خود را پس داده‌است اما هنوز نظریه‌ای مدل استاندارد را با نسبیت عام به شکل یک نظریه واحد در نیارورده‌است اگرچه نظریه ریسمان تلاش خود را می‌کند. از دهه ۱۹۷۰ فیزیک ذرات بنیادی در تلاش بوده‌است تا با بررسی شرایط اولیه بعد از مهبانگ یا به نوعی کیهان‌شناسی زمان‌های اولیه به اتحاد برسد. با این حال از اوایل دهه ۱۹۹۰ مشاهدات اخترشناسی چالش‌های جدیدی را پیش روی اخترشناسان قرار داده‌است همانند چرایی پایداری جهان (مسئله ماده تاریک) و چرایی شتاب جهان (مسئله انرژی تاریک).