电磁相互作用情况下可用量子电动力学来描述,这是U(1)定域规范场理论,媒介子是
光子,在
带电粒子之间传递电磁相互作用。
弱相互作用可与电磁相互作用统一起来用
电弱统一理论加以描述,这是规范群为SU(2)×U(1)的定域规范场理论,规范场粒子是光子、Z0和W±粒子。Z0和W±粒子是传递弱相互作用的媒介子。
强相互作用用量子色动力学理论描述,这是在
颜色空间建立起来的,是规范群为SU(3)c的定域规范场理论,规范场粒子是8个
胶子,它们在
夸克之间传递强相互作用。
光子的
静止质量为零,理论上这是由于量子电动力学遵从严格的定域
规范不变性的结果。Z0和W±的静止质量不为零,这是由于电弱统一理论的真空
对称性自发破缺的结果。光子、弱
中间玻色子早已在
实验上被发现。夸克和胶子组成
强子,它们始终处在
束缚态的环境下,而不存在自由态。由于夸克和胶子的存在而产生的性质已被实验测量证实。