El universo que conocemos está gobernado por 4 fuerzas fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil, y la fuerza nuclear fuerte.
La gravedad es la fuerza más desconcertante de todas, aunque suene extraño, puesto que la gravedad fue el primer tipo de fuerza identificada. La gravedad es la responsable de atraer a los objetos con gran masa sin importar su carga eléctrica; sin embargo, la gravedad es la fuerza más débil, de hecho, la fuerza electromagnética es millones de veces más fuerte.
Por ejemplo: Si un sujeto decide tirarse de un edificio de 15 pisos, al llegar al suelo él no podrá traspasarlo, eso debe a que la fuerza electromagnética no lo permite, y la gravedad no es lo suficientemente fuerte como para hacer algo al respecto. Así que al final, lo único que habrá es un sujeto aplastado en el suelo. Si la gravedad fuese remotamente parecida a las otras 3 fuerzas, probablemente tendríamos un universo con billones de agujeros negros en los cuales ni las estrellas, ni nosotros existiríamos. Por lo tanto, es conveniente que la gravedad actúe como actúa, aunque no deja de ser intrigante.
La gravedad comparte ciertas propiedades con el electromagnetismo, aunque al contrario del electromagnetismo, la gravedad sólo es capaz de atraer objetos y no repelerlos. Einstein mostró un modelo de la gravedad, conocido como la curvatura del espacio-tiempo, que es actualmente el modelo más satisfactorio que tenemos de la gravedad. Sin embargo, la gravedad parece no encajar con el mundo cuántico. El modelo estándar unificó exitosamente las 3 fuerzas fundamentales, pero la gravedad quedó aislada. Actualmente, se cree que la gravedad tiene un bosón de gauge, el gravitón, que despejaría alguno de los fenómenos de la gravedad; sin embargo, continúa siendo hipotético.
Antiguamente los científicos observaron que la electricidad y el magnetismo se podían intercambiar. Sin embargo, fue James Maxwell quien describió y unificó la electricidad con el magnetismo en tan solo 4 ecuaciones. Maxwell no tardó en darse cuenta que las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad de la luz, por lo tanto, la partícula portadora del electromagnetismo es el fotón. El electromagnetismo es la fuerza que actúa sobre objetos con carga eléctrica, y es de vital importancia ya que une los iones cargados para formar moléculas y otros compuestos químicos. Esta fuerza es millones de veces más fuerte que la gravedad, y al igual que ella, es una fuerza de largo alcance. A diferencia de la gravedad, la fuerza electromagnética es capaz repeler al igual que atraer objetos con carga eléctrica. Los neutrinos no poseen carga eléctrica, por lo tanto, no se ven afectados por el electromagnetismo.
La fuerza nuclear débil es la fuerza que permite que los protones se conviertan en neutrones, emitiendo radiación en el proceso. Igualmente, es la responsable de las diferentes reacciones nucleares que ocurren en las estrellas. Sin la fuerza nuclear débil no existiríamos, y todo sería una gran nube de polvo. A diferencia de gravedad y el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil es de corto alcance, ya que a mayor distancia la fuerza es nula. Los bosones de gauge de esta fuerza son: el Bosón W±, y el Bosón Z con carga 0. La fuerza débil posee una condición única llamada cambio de sabor. Por ejemplo: Si un neutrón, el cual contiene más masa que un protón, trata de decaer en un protón, no puede hacerlo sin antes cambiar el sabor del quark del protón. En este proceso, el quark down del neutrón se transforma en un quark up, emitiendo un Bosón W, que luego se rompe en un electrón altamente energético (radiación beta) y un antineutrino. Este proceso es llamado Desintegración Beta.
La fuerza nuclear fuerte es la responsable de mantener a los quarks unidos creando a los hadrones. Esta fuerza es mucho más compleja. La propiedad de carga responsable por la fuerza entre quarks tiene 3 estados diferentes, no 2 como la carga positiva y negativa del electromagnetismo. A estas tres cargas se les llama carga de color (rojo, azul, y verde), y es una propiedad única de la fuerza nuclear fuerte. La teoría de quarks se llama Cromodinámica Quántica (QCD). Pero no se confundan, todas las partículas observadas son blancas, es decir, su color no es visible, la carga de color es utilizada únicamente como referencia para distinguir su tipo de carga. Al igual que las cargas eléctricas en donde la suma de un positivo y un negativo es cero o neutra; la suma de los tres colores es blanca.
Por ejemplo: Un barión contiene 3 quarks, que contienen 3 colores diferentes (rojo, azul, verde), que suma blanco.
Un mesón contiene un quark y un antiquark, por lo tanto, sus colores son: rojo y anti-rojo, ó azul y anti-azul, ó verde y anti-verde, cuya suma es blanco igualmente.
La fuerza nuclear fuerte también tiene su propio bosón de gauge, de hecho, tiene 8. Ocho tipos diferentes de gluón que porta la fuerza de color. A diferencia de las otras fuerzas, los gluones tienen una propiedad de color e interaccionan entre sí. Cuando dos quarks interaccionan intercambian de gluón, y cambian de color.
