場の量子論は、すべての粒子を基礎となる場で生じる”励起”として描写するために、他の量子理論のアイデアと結婚しています。 イギリスの物理学者ポール-ディラックは、1920年代後半に、相対論的電子と他のほとんどの物質粒子がどのように振る舞うかを記述する彼の方程式を用いてボールを転がし始めた。
1920年代にNiels BohrやWerner Heisenbergなどによって開発された標準的な量子論は、個々の粒子の孤立した低速での働きを記述するのに適しています。 しかし、現実の世界での相互作用を説明するためには、もっと何かが必要です。
特に、量子論と特殊相対性理論、アインシュタインの理論を高速で移動するもののために空間と時間がどのようにワープするかを結婚する必要があ 特殊相対性理論では、質量とエネルギーは交換可能であり、方程式E=mc2によって具体化される。 一方、Heisenbergの量子不確実性原理は、粒子が一定の時間真空からエネルギーを借りることができると述べている。
ディラック方程式は尾に刺さっていた: それは、反対の電荷を除いて、あらゆる点で電子と同一の粒子の存在を予測した。 最初の反物質粒子である陽電子は、数年後に宇宙線で正式に発見されました。 これは、理論家が量子場理論として提案した粒子の全く新しい動物園の最初のものであり、後に現実に現れました。
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二つの量子場の理論は、素粒子物理学の標準モデルの中心にあります。 何十年もの理論的研究の産物であり、実験によって細心の注意を払って確認されたこのモデルは、力を運ぶボソン粒子と物質を作るフェルミオンとの相互作用を通して、自然の4つの力のうち3つの働きをカバーしています。
量子電気力学（QED）は、電磁気学と弱い核力の統一された”電弱”理論であり、放射性ベータ崩壊などの核過程を支配し、例えば太陽が燃料をどのように燃
一方、量子色力学（QCD）は強い核力の理論です。 グルオンと呼ばれるボソンによって伝達されるこの強力で非常に短距離の力は、クォークを結合して陽子や中性子などの粒子を作ります。
標準モデルの最高の栄光は、ほぼ50年前に予測されたヒッグス粒子の発見で、2012年に来ました。 質量は物質の最も固体の性質であり、基本的な粒子の質量はヒッグス粒子との相互作用の程度によって決定される。 1964年に最初に提案された理論によれば、ヒッグスに関連する糖蜜のような場は、粒子の種類に応じて変化する抗力を提供する。
しかし、私たちがまだ欠けているのは重力の場の量子論です。 4つの力だけでは、重力には粒子が付着しておらず、代わりにアインシュタインの一般相対性理論によって時空の反りとして説明されています。 リチャード-ウェッブ