基本粒子与探测：胶子本身携带色荷并能够彼此相互作用

带电粒子的轨迹弯曲可用于估计其动量。量能器通过吸收粒子能量产生可测信号。粒子寿命能够通过衰变长度和速度关系推算。高碰撞能量有助于探测更小的空间尺度。更高能量并不保证每次碰撞都产生新粒子。虚粒子是微扰计算中的内部量子贡献。虚粒子不能简单当作短暂借来能量的实物。

对称性在粒子分类和守恒规律中作用重要。诺特定理联系连续对称性与相应守恒量。宇称变换对应空间坐标的镜像反演操作。弱相互作用中可以出现宇称不守恒现象。电荷共轭与宇称组合也可能发生微小破缺。暗物质的具体粒子身份尚未得到确定。标准模型尚未完整纳入引力的量子描述。发现新粒子要求排除背景涨落等其他解释。

大量中微子可以穿过地球而不发生碰撞。中微子振荡表示不同味态之间发生转变。希格斯场与部分基本粒子的质量起源有关。希格斯玻色子是相关量子场的一种激发。质子的大部分质量不直接等于价夸克质量之和。粒子加速器利用电磁场改变带电粒子的运动。对撞机把高速粒子束引导至相交位置发生碰撞。探测器记录粒子通过物质时留下的信号。