Человека всегда интересовали вопросы: каковы те мельчайшие частицы, из которых образуется все окружающее нас вещество, и как устроена вся Вселенная в целом.

Продвигаясь в своём познании в двух этих противоположных направлениях, учёные, с одной стороны, двигаясь по ступеням вниз (молекула – атом – ядро – протоны, нейтроны – кварки, глюоны), пришли к физике элементарных частиц, дающей понимание процессов, происходящих на сверхмалых расстояниях, а с другой стороны, двигаясь по ступеням вверх (планета – солнечная система – галактика), пришли к космологии, позволяющей понять устройство Вселенной в целом. По современным космологическим представлениям Вселенная не может быть стабильной, и существуют экспериментальные факты, подтверждающие, что около 10 млрд. лет назад вся Вселенная, в момент своего возникновения в результате "Большого взрыва", сама имела микроскопические размеры. При этом для анализа процесса её развития на этом раннем этапе необходимы знания о микромире, получаемые в экспериментах на современных ускорителях элементарных частиц. Причём, чем больше энергия сталкиваемых на ускорителе частиц, тем меньше расстояния, на которых может быть изучено поведение материи, и тем раньше тот момент, начиная с которого мы можем проследить эволюцию Вселенной. Так произошло смыкание исследований микро- и макро-космоса.

 Окружающее нас вещество состоит из атомов, а те, в свою очередь, построены из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, формирующих центральное ядро, и отрицательно заряженных электронов, занимающих орбиты вокруг ядра. В настоящее время установлено, что протоны и нейтроны построены из ещё более "фундаментальных" объектов – кварков. Шесть типов кварков наряду с шестью лептонами (электрон, мюон, тау-лептон и три соответствующих нейтрино) и четырьмя промежуточными векторными бозонами и служат теми строительными блоками, из которых, по современным представлениям, построено все вещество во Вселенной. Их свойства проявляются в четырёх известных взаимодействиях – электромагнитном, слабом, сильном и гравитационном. Теория, описывающая первые три из этих взаимодействий, называется "Стандартная модель элементарных частиц", и в настоящее время она успешно описывает все имеющиеся экспериментальные данные в этой области.

Однако, в Стандартную модель не входит описание последнего – гравитационного – взаимодействия, и она не даёт ответов на вопросы, которые ставит современная космология – какова природа "темной материи" и "темной энергии", существование которых следует из астрономических наблюдений. Поиски более общей теории, которая бы давала ответы на эти вопросы и единым образом описывала все известные взаимодействия, далеко не завершены и являются передним краем современной фундаментальной физики. Среди возможных направлений такого поиска можно назвать разработку различных вариантов теории великого объединения, исследования в области теории суперструн и физики дополнительных измерений.

По мере развития методов квантовой теории поля, основного математического аппарата теории элементарных частиц, стало ясно, что их с большим успехом можно использовать и в других областях теоретической физики.