فیزیک ذرات بنیادی (به انگلیسی: Fundamental particle physics) یا فیزیک انرژی‌های بالا یکی از شاخه‌های دانش فیزیک است که به بررسی ماهیت اجزای تشکیل‌دهنده ماده (ذرات دارای جرم) و تابش (ذرات بدون جرم) می‌پردازد.

اگرچه واژه «ذره» می‌تواند به انواع مختلفی از اجسام کوچک (مثلاً فوتون‌ها، ذرات گاز ویا حتی گرد و غبار) اشاره داشته‌باشد، فیزیک ذرات معمولاً ذراتی را بررسی می‌کند که به اندازه‌ای کوچک هستند که قابل تقسیم بیشتر نیستند. فیزیک ذرات همچنین میدانهای نیروهای بنیادی که برای توضیح این ذرات لازم هستند، را بررسی می‌کند.

تا جایی که امروز فهمیده‌شده‌است، این ذرات بنیادی برانگیختگی‌های میدان‌های کوانتومی هستند که بر برهم‌کنش‌های میان آن‌ها نیز حاکمند. نظریه پیشروی کنونی که این ذرات و میدان‌های بنیادی و دینامیک حاکم بر آن‌ها را توصیف می‌کند مدل استاندارد نام دارد. از این‌رو فیزیک ذرات نوین بیشتر مدل استاندارد و گسترش‌های امکانپذیر مختلف آن را بررسی می‌کند.

ذرات مورد بررسی در این شاخه را می‌توان توسط آشکارسازهای ذرات نشان داد. این ذرات را به صورت مستقیم نمی‌توان آزمایش کرد و برای بررسی آزمایشگاهی بر روی آن‌ها از اثرات آن‌ها استفاده می‌شود. بسیاری از اثرات پیش‌بینی شده در این نظریات در انرژی‌های بالا رخ می‌دهد از این رو به این شاخه فیزیک انرژی‌های بالا نیز گفته می‌شود.

فیزیک آماری یکی از نظریه‌های بنیادی فیزیک است که از روش‌های آمار برای حل مسئله‌های فیزیک استفاده می‌کند. این شاخه از فیزیک زمینه‌های بسیاری با ماهیت کاتوره‌ای را در بر می‌گیرد؛ مثل مقولاتی در شاخه‌های زیست‌شناسی، شیمی، عصب‌شناسی و حتی علوم اجتماعی مثل جامعه‌شناسی.

عبارت «فیزیک آماری» اشاره به رویکردهای آماری و احتمالاتی به مکانیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی دارد؛ بنابراین گاهی از عبارت مکانیک آماری هم به همین معنی برای آن استفاده می‌شود. هم‌چنین گاهی اوقات که تفکیک بین این عبارات لازم است، از عبارت‌هایی چون مکانیک آماری کلاسیک و مکانیک آماری کوانتومی استفاده می‌شود.

رویکرد آماری برای سیستم‌های کلاسیک در مواقعی که تعداد درجات آزادی (و بنابراین تعداد متغیرها) زیاد و حل دقیق دشوار یا غیرقابل استفاده است، خیلی خوب کار می‌کند. هم‌چنین مکانیک آماری در دینامیک غیرخطی، نظریه آشوب، فیزیک گرمایی، دینامیک شاره (به خصوص در عدد نودسن پایین)، و فیزیک پلاسما قابل استفاده است.

اگرچه بسیاری از مسئله‌ها در فیزیک آماری به کمک تقریب و بسط، قابل حل تحلیلی هستند، در بیش‌تر پژوهش‌هایی که هم‌اکنون انجام می‌شود از توان محاسباتی رایانه‌ها برای شبیه‌سازی یا حل تقریبی استفاده می‌شود. یک روی‌کرد متداول برای مسئله‌های آماری استفاده از شبیه‌سازی مونت-کارلو برای گرفتن دید کلی از دینامیک مسئله است.

فهرست مطالب:

فصل اول: ترمودینامیک

فصل دوم: احتمال

فصل سوم: نظریه جنبشی گازها

فصل چهارم: مکانیک آماری کلاسیک

فصل پنجم: ذرات با بر هم کنش متقابل (Interacting Particles)

فصل ششم: مکانیک آماری کوانتومی

فصل هفتم: گازهای کوانتومی ایده آل