Az univerzum legapróbb szintjén három fő erő határozza meg az anyag viselkedését: az elektromágneses erő, a gyenge kölcsönhatás és az erős kölcsönhatás. Ezek a kvantumvilág főszereplői, amelyek nélkül az atomok és az anyag sem létezhetnének a megszokott formában.
Az elektromágneses kölcsönhatás nemcsak a villamos áramot, hanem a fényt és a kémiát is irányítja. A virtuális fotonok, amelyek folyamatosan cserélődnek a töltött részecskék között, közvetítik ezt az erőt. Ezt az összetett rendszert a kvantumelektrodinamika írja le, amely szerint például a mágnesség is kvantumfolyamat eredménye.
A gyenge kölcsönhatás teljesen eltérő szerepet tölt be: lehetővé teszi a részecskék átváltozását és a radioaktív bomlásokat. A béta-bomlás például nem értelmezhető sem az elektromágneses, sem az erős kölcsönhatás segítségével; itt a W és Z bozonok lépnek közvetítőként színre.
Az erős kölcsönhatás tartja össze a protonokat és neutronokat az atommagban, annak ellenére, hogy azok elektromágnesesen taszítanák egymást. A kvarkokat gluonok kötik össze ezen erő révén, különleges színtöltéseken keresztül. A különböző kölcsönhatások bonyolult szövedéke biztosítja az atommag stabilitását és ezzel együtt a világegyetem szerkezetét is.
Izgalmas kérdés, hogyan működnek ezen erők extrém kis távolságokon, és miért nem érzékeli közvetlenül mindegyiket az ember. Az is felmerül, hogyan alakult ki ilyen különös kapcsolat az elektromosság és a mágnesség között, valamint milyen szerepet játszik a színtöltés az anyag egységességének fenntartásában.
