A részecskefizika sztenderd modellje egyedülállóan pontos elmélet a világegyetem legapróbb építőköveiről és kölcsönhatásaikról, ám mégsem ad mindenre választ. Egyes állításai látványos felfedezéseket alapoztak meg, mint például a Higgs-bozon létezésének előrejelzését, ugyanakkor ennek a részecskének a tömege jelentős kérdéseket vet fel. Ez a kérdés vezet a „finomhangolási probléma” dilemmájához, amelynek megoldásán jelenleg is sok fizikus dolgozik.
Az univerzum tágulásának sebessége is komoly ellentmondásban áll a sztenderd modell előrejelzéseivel. A vákuumenergia becsült mennyisége és a megfigyelt tágulás között hatalmas a különbség, ami gondolkodásra készteti a kutatókat: lehet, hogy a téridő szerkezetét is újra kell gondolni, vagy korábban elképzelhetetlen fizikai elveket kell figyelembe venni.
A neutrínók rejtélyei további komoly kihívásokat jelentenek. Számos kísérlet, mint például a híres galliumanomália, arra utal, hogy esetleg olyan neutrínófajták is létezhetnek, amelyek kívül esnek a megszokott kereteken. Ezek az anomáliák egy új, az ismert részecskéktől eltérő neutrínó, az úgynevezett steril neutrínó létezését sugallhatják.
Még mindig megoldatlan az anyag–antianyag aszimmetria problémája, ami azt a kérdést veti fel, hogy miért létezik egyáltalán világegyetemünk, ha elvileg az anyag és az antianyag aránya tökéletesen kiegyenlített kellett volna legyen. A kutatók különös figyelmet szentelnek a CP-szimmetria sértésének, amely talán kulcs lehet a probléma megfejtéséhez.
Végezetül a gravitáció teljesen hiányzik a sztenderd modellből, szemben a többi alapvető kölcsönhatással. E kérdés új típusú elméleteket, például rejtett dimenziókat vagy kvantumgravitációs modelleket hív életre, arra ösztönözve a tudósokat, hogy újragondolják a világegyetem legmélyebb törvényeit.
