Verksamheterna inom Elementarpartikelfysik och Matematisk fysik kommer båda från den aktivitet som Nils Svartholm startade som den förste professorn i teoretisk fysik vid Chalmers. Han var den ledande matematiske fysikern i landet och drog vid sitt tillträde vid Chalmers igång forskning också inom elementarpartikelfysik, en verksamhet som sedermera Jan S. Nilsson vidarutvecklade.

Så småningom kom gruppen in på frågan om hur de fundamentala fysikaliska lagarna ser ut. Vi vill beskriva alla de fyra grundläggande krafterna på ett enhetligt sätt. Visserligen tycks de tre växelverkningarna ovan gå mot en enhetlig teori vid mycket höga energier, men Standardmodellen innefattar inte gravitationskraften. Denna beskrivs för klassiska system av Einsteins berömda allmänna relativitetsteori. Denna har dock inte kunnat kvantiseras på samma sätt som den elektromagnetiska kraften, och det finns starka skäl till att tro att den inte kan kvantiseras i en fyrdimensionell rumtid.

Den ledande kandidaten för en kvantgravitationsteori nu är i stället den sk. Supersträngteorin, en teori som gruppen varit bland pionjärerna att konstruera och som gruppen arbetat på i mer än trettiofem år. Denna säger att de fundamentala beståndsdelarna är endimensionella strängar. Man har visat att denna teori är en till synes invändningsfri kvantteori, men den innehåller nya element som visar att en grundläggande teori för alla de fyra krafterna måste vara en mycket rik teori med många nya fenomen på kvantnivån. T. ex. måste rumtiden ha nya dimensioner.

Supersträngteorin lever i tio rumtidsdimensioner. (Egentligen finns det t.o.m. en elfte dimension gömd i teorin.) De extra dimensionerna måste var små och sådana att vi inte hittills kunnat detektera dem. Det finns flera supersträngteorier, men man har visat att de är alla olika utvecklingar av en underliggande teori benämnd M-teori.

Den stora utmaningen nu är att kunna formulera denna M-teori. Man känner den alltså i vissa gränser men att finna en generell beskrivning är gruppens huvudinriktning.