Fisika partikel adalah cabang sains yang berupaya memahami bahan dasar penyusun alam semesta dan gaya-gaya yang bekerja di antara mereka. Ini adalah pencarian yang tak henti-hentinya untuk menemukan partikel terkecil dan paling fundamental, serta memahami bagaimana mereka berinteraksi membentuk segala sesuatu di sekitar kita, dari atom hingga galaksi.
Inti dari penelitian fisika partikel modern adalah collider raksasa, seperti Large Hadron Collider (LHC) di CERN. Di fasilitas ini, partikel-partikel subatomik dipercepat hingga mendekati kecepatan cahaya, lalu ditumbuk bersama. Tabrakan berenergi tinggi ini menghasilkan kondisi mirip dengan sesaat setelah Big Bang, memungkinkan para ilmuwan mengamati partikel-partikel baru yang berumur sangat pendek.
Tujuan utama dari eksperimen ini adalah untuk memverifikasi dan memperluas Standard Model of particle physics. Model ini adalah kerangka kerja teoretis yang menjelaskan partikel-partikel fundamental seperti kuark, lepton (termasuk elektron), dan boson (pembawa gaya seperti foton dan gluon). Penemuan Higgs boson pada tahun 2012 adalah konfirmasi penting dari Standard Model.
Namun, Standard Model tidak lengkap. Ia tidak menjelaskan gravitasi, materi gelap, atau energi gelap, yang merupakan sebagian besar alam semesta. Ini adalah tantangan terbesar dalam fisika partikel saat ini, mendorong para ilmuwan untuk mencari fisika di luar Standard Model melalui eksperimen yang lebih canggih dan teori-teori baru.
Contoh pencarian di luar Standard Model adalah teori supersymmetry (SUSY) yang memprediksi keberadaan “pasangan super” untuk setiap partikel Standard Model. Jika terbukti benar, SUSY dapat memberikan kandidat untuk materi gelap. Eksperimen di collider terus mencari bukti keberadaan partikel-partikel eksotis ini.
Fisika partikel juga berusaha memahami sifat neutrino, partikel misterius yang sangat ringan dan berinteraksi sangat lemah dengan materi. Fluktuasi neutrino, atau perubahan identitas mereka saat bergerak, menunjukkan bahwa mereka memiliki massa, sesuatu yang tidak diprediksi oleh Standard Model aslinya.
Selain collider, penelitian fisika partikel juga melibatkan observatorium bawah tanah untuk mendeteksi partikel materi gelap yang sangat sulit ditemukan, atau teleskop raksasa untuk mempelajari sinar kosmik berenergi tinggi yang berasal dari luar angkasa, membawa informasi tentang fenomena ekstrem di alam semesta.