FIZIKÇILER, kuantum alanı adı verilen bir kavramı kullanarak maddenin ve kuvvetlerin ayrıntılı bir matematiksel resmini çizdi. Bir kuantum alanı, elektronlar ve kuarklar gibi madde parçacıkları tarafından yayılan ve emilen, sanal parçacıklar olarak adlandırılan sayısız enerji kuantumundan (küçük paketler) oluşuyor. Bu alış-verişi, parçacıklar arasında etkili olan bir kuvvet olarak yorumluyoruz.
Aslında madde parçacıklarının kendileri, ilgili kuantum alanlarında her bir Standart Model parçacığı için bir tane olmak üzere, kalıcı uyarılar olarak görülüyor. Kuantum alanlarının önemli bir bileşeni, Heisenberg’in belirsizlik ilkesi sayesinde, parçacıkların tam anlamıyla hiçlikten ortaya çıkabilmesi ve yok olabilmesi. Bu durum, genellikle vakum durumu olarak adlandırılıyor. Araştırmacılar bunu 1940’lardan beri birçok farklı yolla deneysel olarak doğruladı. Fiziksel parçacıklar arasındaki bir çarpışmaya, yeterli enerjiyi ekleyerek bu sanal parçacıkları gerçek parçacıklara dönüştürebiliyoruz; ancak bu dönüşüm yalnızca madde-antimadde çiftlerinde gerçekleşiyor. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, birçok başka parçacığı proton-proton çarpışmalarının enerjisinden bu şekilde yaratıyor.