Hiukkasteoria on uskomattoman laajalti uskottu aineteoria, joka pitää olennaisesti sitä, että aine koostuu pienistä hiukkasista, jotka liikkuvat jatkuvasti. Hiukkasteoria on hiukkasfysiikan ala, joka tunnetaan myös nimellä suurienerginen fysiikka, koska monet perustavanlaatuisimmista hiukkasista eivät yleensä esiinny luonnossa, vaan ne voidaan tuottaa luomalla erittäin korkean energian vuorovaikutuksia hiukkasten välillä.
Nykyaikaisen hiukkasteorian edeltäjä juontaa juurensa antiikin Kreikkaan, kun filosofit 6. vuosisadalla eaa katsoivat, että oli olemassa aineen perushiukkasia. Tuhansia vuosia tämän jälkeen hiukkasteoria katosi kuitenkin suurimman osan maailmasta, ja sen sijaan nousi esiin useita muita teorioita. 19 -luvulla se kuitenkin palasi, kun tiedemies nimeltä John Dalton ehdotti perustavaa laatua olevaa jakamattomia hiukkasia, jotka koostuivat kaikesta. Hän nimesi tämän hiukkasen atomiksi kreikkalaisesta sanasta, joka tarkoitti jakamatonta.
19 -luvun loppuun mennessä oli kuitenkin käynyt ilmeiseksi, että atomi ei itse asiassa ollut jakamaton ja että atomin muodostivat vielä pienemmät hiukkaset. 20 -luvulla ja 21 -luvulla nämä hiukkaset jaettiin ja löydettiin uusia suuren energian hiukkasia. Näiden hiukkasten löytäminen auttoi hiomaan hiukkasfysiikan luonnetta ja laajentamaan sitä, ja suuri osa tänään tehdystä työstä liittyy uusien hiukkasten muodostamiseen tarkkailtavaksi. Tämä tehdään luomalla erittäin korkean energian vuorovaikutuksia hiukkasten kiihdyttimissä, joissa hiukkaset laukaistaan toisiinsa uskomattoman suurilla nopeuksilla ja jotka hajoavat olennaisesti osiinsa ja vapauttavat energiapartikkeleita, jotka hajoavat nopeasti.
Hiukkasteorian nykyinen toimintamalli tunnetaan standardimallina. Vakiomalli, vaikkakaan ei ole todellinen yhdistävä teoria, on huomattavan lähellä. Se käsittelee kolmea neljästä tunnetusta vuorovaikutuksesta: sähkömagneettisia, vahvoja ja heikkoja voimia. Se ei käsittele painovoimaa ja tekee siitä epätäydellistä, mutta se mahdollistaa silti kattavan ymmärryksen hiukkasista ja koko maailmankaikkeudesta. Malli sisältää kaksikymmentäneljä perushiukkasia, jotka muodostavat aineen, ja mittabosonit, jotka välittävät voimia. Se ennustaa myös eräänlaisen bosonin, Higgsin bosonin, joka on ainoa bosoni, jota ei ole vielä havaittu, ja jonka odotetaan havaitsevan suuren hadronitörmäyksen.
Perustasolla hiukkasteoria auttaa luokittelemaan kolme pääasiallista aineen tilaa, joita näemme päivittäin. Hiukkasia tarkastellaan suhteessa toisiinsa ja niiden energiamäärään, joka vaikuttaa niiden liikkumiseen. Tilassa, jossa hiukkaset vetävät toisiaan voimakkaasti ja pidetään tiukasti yhdessä tilassa, jossa ne värisevät, mutta pysyvät suhteellisen kiinteinä, on olemassa kiinteä aine. Kun hiukkasten välillä on jonkin verran vetovoimaa ja niitä pidetään jonkin verran yhdessä suhteellisen vapaalla liikkeellä, on olemassa neste. Ja kun hiukkasten välillä on vain vähän vetovoimaa ja ne voivat liikkua vapaasti, syntyy kaasua.