Fysiker har under många årtusenden antagit att atomer är materiens minsta byggstenar, men de består av mycket mindre partiklar, subatomära partiklar. 1897 upptäckte den brittiske fysikern Joseph John Thomson den första av dessa partiklar: elektronen, som kretsar runt atomkärnan.Fem år senare upptäckte Rutherford atomkärnan och efter ytterligare sju år protonerna, en av de partiklar som utgör atomkärnan. Den andra, neutronen, upptäcktes 1932 av James Chadwick. På 1930-talet antog därför den österrikiske fysikern Wolfgang Pauli att det fanns en annan subatomär partikel som stod för den saknade energin. Han kallade den en neutrino. Neutrinos skapas främst i kärnfusionsprocesser i solen, vilket den tyske fysikern och nobelpristagaren Rudolf Mössbauer förklarade i Lindau 1982: ”En sådan fusion av protoner, som innebär att protoner omvandlas till neutroner, kan bara äga rum om det finns neutrinos.I dag känner man till tre olika neutriner: elektron-, myon- och tau-neutrino.De har en så svag växelverkan med materia och en så låg massa att de kan flyga igenom allt med ljusets hastighet.Varje sekund når 60 miljarder neutriner per kvadratcentimeter jorden från solen.Detta solflöde kan dock inte mätas helt och hållet. Mößbauer har en förklaring till detta: det kan vara så att de neutriner som kommer till oss från solen genomgår svängningar, att de omvandlas till andra typer av neutriner, att solens elektroneutriner omvandlas till exempelvis muonneutriner och Tauernneutriner, och att det hela sedan blandas ihop. Det är därför som endast en tredjedel av neutrinoströmmen från solen fortfarande kan detekteras.En annan grundläggande fråga var fortfarande obesvarad i början av förra seklet: Vad håller ihop atomkärnan inuti? En stark kärnkraft och mesonpartikeln – det antog den teoretiske fysikern Yukawa på 1930-talet.Vad en meson är klargjordes av amerikanen Muray Gell-Mann 1964 med sin kvarkmodell, för vilken han fick Nobelpriset 1969.Enligt denna modell finns det tre grundläggande kvarkpartiklar: Den uppåtgående, nedåtgående och konstiga kvarken och deras antipartiklar.En meson består av en kvark och en antikvark. När österrikaren Victor Franz Hess på 1920-talet upptäckte den kosmiska strålningen upptäcktes ytterligare en elementarpartikel: muon.Lite senare hittade fysikerna mer än 100 nya subatomära partiklar i de första experimenten med partikelacceleratorer.De är alla underkastade samma periodiska mönster. Här listas materiens byggstenar, deras massa och de krafter som håller dem samman, ett slags fysiskt periodiskt schema över grundämnena. Men varifrån får partiklarna sin massa? symmetrierna i denna modell tillåter inte detta. Det är därför det finns en ny teori, som den amerikanske Nobelpristagaren i fysik David Gross förklarade i Lindau 2008.En viktig aspekt av standardmodellen är mekanismen för att bryta symmetrin, den lokala symmetrin som ligger till grund för den svaga växelverkan.Det finns ett tillvägagångssätt, en teori för hur symmetrin bryts, som kallas Higgs-mekanismen, och som i den enklaste versionen förutspår en partikel, en mycket distinkt partikel som ännu inte har observerats.Higgs-mekanismen är uppkallad efter den brittiska fysikern Peter Higgs. Enligt hans teori finns det ett fält som ger materien massa. Att hitta partikeln som hör till den, Higgs-bosonen, är avgörande, vilket den nederländska fysikern och nobelpristagaren Martinus Veltman betonade i Lindau 2010.Standardmodellen är en komplicerad modell där Higgs spelar en roll, och den måste finnas där. Men å andra sidan är den vanliga standardmodellen komplicerad eftersom det finns massor av partiklar med massor som man inte vet varför de har just det värdet, med krafter i någon form av balans, men varför vet vi inte.Med hjälp av Large Hadron Collider vid det europeiska kärnforskningscentret CERN i närheten av Genève letar forskarna efter den så kallade gudspartikeln.Världens kraftfullaste partikelaccelerator är en ring av supraledande magneter som är nästan 27 kilometer lång.Långt innan LHC byggdes välkomnade nobelpristagaren i fysik, Werner Heisenberg, ett sådant europeiskt samarbetsprojekt i Lindau 1971: ”Ett stort vetenskapligt projekt, vars betydelse erkänns av alla, men som på grund av de höga kostnaderna inte längre kan bäras av ett enskilt europeiskt land ensamt, utgör så att säga ett idealiskt fall för ett sådant gemensamt arbete. Vid CERN har internationella forskare nu funnit de första bevisen för att Higgs-bosonen existerar. De hoppas snart kunna besvara frågan om ursprunget till massan hos alla elementarpartiklar.

Först då kommer fysikens standardmodell att vara komplett och samspelet mellan materiens grundläggande byggstenar att klarläggas.