Millennialang hebben natuurkundigen aangenomen dat atomen de kleinste bouwstenen van materie zijn, maar ze zijn opgebouwd uit veel kleinere deeltjes, subatomaire deeltjes.In 1897 ontdekte de Britse natuurkundige Joseph John Thomson de eerste van deze deeltjes: het elektron, dat rond de kern van het atoom draait.Vijf jaar later ontdekte Rutherford de atoomkern en na nog eens zeven jaar het proton, een van de deeltjes waaruit de kern is opgebouwd. Het tweede, het neutron, werd in 1932 ontdekt door James Chadwick. In de jaren dertig veronderstelde de Oostenrijkse natuurkundige Wolfgang Pauli daarom het bestaan van een ander subatomair deeltje dat verantwoordelijk was voor de ontbrekende energie. Hij noemde het een neutrino. Neutrino’s ontstaan vooral bij kernfusieprocessen in de zon, zoals de Duitse natuurkundige en Nobelprijswinnaar Rudolf Mössbauer in 1982 in Lindau verklaarde: “Een dergelijke fusie van protonen, waarbij protonen worden omgezet in neutronen, kan alleen plaatsvinden als er neutrino’s zijn.Inmiddels zijn er drie verschillende neutrino’s bekend: het elektron, het muon en het tau-neutrino.Ze hebben zo’n zwakke wisselwerking met materie en zo’n lage massa dat ze overal met de snelheid van het licht doorheen kunnen vliegen.Elke seconde bereiken 60 miljard neutrino’s per vierkante centimeter de aarde vanaf de zon.Deze zonneflux is echter niet volledig meetbaar. Mößbauer heeft daar een verklaring voor: het zou kunnen zijn dat de neutrino’s die van de zon tot ons komen oscillaties ondergaan, dat ze transformeren in andere soorten neutrino’s, dat de elektroneutrino’s van de zon worden getransformeerd in muon-neutrino’s en Tauern-neutrino’s bijvoorbeeld, en dat het geheel zich dan mengt. Daarom kan nog maar een derde van de neutrinostroom van de zon worden gedetecteerd.Een andere fundamentele vraag was aan het begin van de vorige eeuw nog onbeantwoord: Wat houdt de atoomkern van binnen bijeen? Een sterke kernkracht en het mesondeeltje – verondersteld door de theoretisch natuurkundige Yukawa in de jaren dertig.Wat een meson is, werd door de Amerikaan Muray Gell-Mann in 1964 opgehelderd met zijn quarkmodel, waarvoor hij in 1969 de Nobelprijs ontving.Volgens dit model zijn er drie fundamentele quarkdeeltjes: Een meson bestaat uit een quark en een anti-quark. Met de ontdekking van kosmische straling door de Oostenrijker Victor Franz Hess in de jaren twintig van de vorige eeuw, werd een ander elementair deeltje gevonden: het muon.Iets later vonden natuurkundigen bij de eerste experimenten met deeltjesversnellers meer dan 100 nieuwe subatomaire deeltjes.Ze zijn allemaal onderworpen aan dezelfde periodieke patronen. Hier worden de bouwstenen van de materie, hun massa’s en de krachten die hen bijeenhouden opgesomd, een soort natuurkundig periodiek systeem der elementen. Maar waar halen de deeltjes hun massa vandaan? De symmetrieën van dit model laten dit niet toe. Daarom is er een nieuwe theorie, zoals de Amerikaanse Nobelprijswinnaar voor natuurkunde David Gross in 2008 in Lindau uitlegde.Een belangrijk aspect van het standaardmodel is het mechanisme voor het breken van de symmetrie, de lokale symmetrie die ten grondslag ligt aan de zwakke wisselwerkingen.Er is een benadering, er is een theorie voor hoe die symmetrie wordt gebroken, het Higgs-mechanisme genaamd, dat in de eenvoudigste versie een deeltje voorspelt, een heel apart deeltje dat nog niet is waargenomen.Het Higgs-mechanisme is genoemd naar de Britse natuurkundige Peter Higgs. Volgens zijn theorie is er een veld dat materie massa geeft. Het vinden van het deeltje dat daarbij hoort, het Higgs Boson, is essentieel, zoals de Nederlandse natuurkundige en Nobelprijswinnaar Martinus Veltman in 2010 in Lindau benadrukte.Het Standaardmodel is een ingewikkeld model waarin de Higgs een rol speelt en die moet er zijn. Maar aan de andere kant is het gemeenschappelijke standaardmodel ingewikkeld omdat er veel deeltjes zijn met massa’s waarvan je niet weet waarom ze op die bepaalde waarde zijn, met krachten in een zeker evenwicht, maar waarom weten we niet.Met de Large Hadron Collider in het Europese nucleaire onderzoekscentrum CERN bij Genève zijn wetenschappers op zoek naar het zogenaamde God-deeltje.De krachtigste deeltjesversneller ter wereld is een ring van supergeleidende magneten van bijna 27 kilometer lang.Lang voordat de LHC werd gebouwd, verwelkomde de Nobelprijswinnaar voor de natuurkunde, Werner Heisenberg, in 1971 in Lindau een dergelijk gezamenlijk Europees project: “Een groot wetenschappelijk project, waarvan het belang door iedereen wordt erkend, maar dat vanwege de hoge kosten niet meer door één Europees land alleen kan worden gedragen, vormt bij wijze van spreken een ideaal geval van dergelijke gezamenlijke werkzaamheden. Bij CERN hebben internationale wetenschappers nu het eerste bewijs gevonden voor het bestaan van het Higgs Boson. Zij hopen spoedig een antwoord te kunnen geven op de vraag naar de oorsprong van de massa van alle elementaire deeltjes.

Pas dan zal het standaardmodel van de fysica compleet zijn en de interactie van de fundamentele bouwstenen van de materie opgehelderd.