בקורס זה נעשה הכרה עם המודל הסטנדרטי, וכמו כן, נסקור עובדות בסיסיות אודות הפנומנולוגיה של עולם החלקיקים התת-אטומיים. כל החלקיקים התת-אטומיים המוכרים בטבע מורכבים מאבני בניין יסודיות, הידועות כקְוַארקים וכלֶפּטונים. כך, למשל, האלקטרון המוכר לכולנו, הינו לפטון.
לעומת האלקטרון, הפרוטון והניטרון, שמרכיבים יחדיו את הגרעין האטומי, הינם חלקיקים מורכבים, הבנויים, כל אחד, משלושה קווארקים. הפרוטון והניטרון מהווים דוגמה לחלקיקים הידועים בשם בַּריונים, ואלו תמיד מורכבים משלושה קווארקים. בנוסף לבריונים, קיימים המֵזונים – וכל מזון מורכב מקווארק ומאנטי-קווארק.
הקווארקים והלפטונים מפעילים זה על זה ארבעה סוגי כוחות, או אינטראקציות: הכוח החזק,הכוח החלש, הכוח האלקטרומגנטי וכוח המשיכה הכבידתי. שני הכוחות האחרונים מוכרים לכולנו מחיי היום-יום. הכוח החלש, אחראי, למשל, לרדיואקטיביות מסוג בטא – וככזה, הוא למעשה הכוח שגורם לשמש לבעור. הכוח החזק מדביק את הקווארקים יחדיו ליצירת הבריונים והמֵזונים, וכן אחראי למשיכה בין פרוטונים וניטרונים היוצרת את הגרעין האטומי.
כל הכוחות האלו מתוּוָכים על ידי חלקיקים נוספים, הידועים כבוזוני הכיול. כך, הכוח החזק מתוּוָך על-ידי גלואונים, החלש – על-ידי בוזוני W ו-Z, הכוח האלקטרומגנטי – על-ידי הפוטון, והכבידתי – על-ידי הגראביטון (בוזוני הכיול מפעילים כוחות זה על זה גם כן).
בנוסף לכל החלקיקים הללו, משוער קיומו של חלקיק נוסף – חלקיק ההיגְס שממלא תפקיד חשוב ביצירת המסה של כל החלקיקים המאסיביים.
הקווארקים, הלפטונים, בוזוני הכיול, חלקיק ההיגס וכל האינטראקציות ביניהם מאורגנים במסגרת הידועה כמודל הסטנדרטי של החלקיקים היסודיים. המודל הסטנדרטי מבוסס על עקרונות סימטריה, הן מבחינת תוכן החלקיקים עליהם הוא מבוסס, והן מבחינת האינטראקציות ביניהם.