共振态粒子发现以后的相当长一段时间内，粒子物理的研究没有取得什么新的进展，称为物理学家的“冬眠”时期。J/ψ粒子的发现，打破了这种沉闷的局面，标志着“休眠”期的结束，为粒子物理学的研究注入了新的活力，预示着繁花似锦的春天的到来。在以后的岁月中，差不多每年都有新粒子被发现，使得粒子大家族不断有新成员加入进来。
1977年，实验中发现一种大质量的粒子，取名γ（尹普西隆），它的质量是J／ψ粒子的3倍，达9460兆电子伏。
1983年1月25日，西欧核子中心研究小组，发现了特大质量的粒子W+和W-，质量为80800兆电子伏；同年6月1日，又找到了质量更大的中性粒子Z°，这种粒子的质量是目前粒子家族中最大的，高达92920兆电子伏。这种肥胖粒子的发现有着特殊的意义，它可与19世纪末电磁波被证实一事相提并论，标志着一种新理论的诞生。
20世纪70年代以来发现的这些粒子，都有很强的个性，在自然界中扮演着十分重要的角色，它们与共振态粒子不同，统称为第四代粒子。
面对着这几百种千差万别的粒子，为了便于对它们进行研究，需要按照它们的基本特征分门归类，划分的方法是多种多样的。常用的一种方法是按照粒子质量的大小来划分，共划分成四大类：
①光子类
只有γ光子一种，它的静止质量为零，属于自成一类。
②轻子类
质量比较轻的一类粒子。到目前为止，只发现6种，它们是电子（e-）、μ-粒子、τ-轻子、电子型的中微子νe、μ，子型的中微子νμ、τ，子型的中微子ντ，以及它们的反粒子：e+、μ+、τ+、e、μ、τ，总数为12种。
③介子类
粒子的质量比轻子大，而比质子、中子的质量要小，由于这一类粒子的质量介乎两者之间，称为介子。比如π+、π°、π-、K+、K°等。
④重子类
质子以及质量大于质子的一类粒子属于这一类。比如n、Λ°、∑+、∑°、∑-、Ξ+等。
粒子的这种分类方法并不是绝对的。近些年来发现的一些轻子，比如τ轻子，它的质量为1784兆电子伏，差不多为质子的2倍；但它的性质却与e、μ相同，因此，称这种轻子为重轻子。有些新发现的介子也存在有类似的情况。介子、重子和超子又统称做强子。粒子如何分类更为妥当，人们在研究的过程中又提出不少新的方法，这里不再一一介绍了。
粒子间的相互作用
自电子发现以来的百年间，人们认识的各式各样的粒子多达几百种，它们在构成大千世界中扮演着不同的角色，它们并没有各自独据一方，其原因是什么呢？由于粒子之间存在着各种相互作用，诸多粒子凭借着这些相互作用有序地聚集在一起，组成各类物质，形成多彩多姿的大自然。
目前，粒子间存在有4种相互作用，它们是引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。通过对粒子间各种相互作用的研究，人们可以了解和认识各种粒子的性质、粒子间相互转化的特点和规律。
各种相互作用的对象、性质、作用强度是各不相同的，下面作些分析比较。
作用对象
引力相互作用是人们认识最早的一种作用力，它存在于万物之间。只要物质的质量不为零，它们之间便存在着这种相互作用。
万有引力的发现，历史上曾流传着一段耐人寻味的故事。相传在1666年的秋天，一天傍晚，24岁的牛顿坐在一颗苹果树下看书。一阵微风吹过，一个熟透的苹果落到了地面。这件普普通通的小事，对一般人来说是司空见惯的，但却引起牛顿深深的思索：地球表面附近的物体为什么会向下落？月亮为什么不会掉下来？这些现象表明，地球对周围的物体一定存在着吸引作用。牛顿从苹果落地一事联想到了地球的引力作用，进而总结出了闻名于世的万有引力定律。
牛顿目睹苹果从树上坠落而产生有关万有引力的灵感是科学史上的一个美丽传奇。英国约克大学的基辛博士最近提出新论，他认为“牛顿的苹果树”很可能依然在它原先的地点老树发新枝，继续生长，这件事引起人们的兴趣。相传这棵苹果树1820年被一场暴风雨刮倒后，大多数学者认为早已消失在历史的烟尘中。基辛博士则认为，这棵苹果树被刮倒以后，它的主要树干仍保存下来，常年埋于土中，部分重新生根发芽。如果这种说法一旦属实，这棵苹果树至今已生长了350多年。
这故事已相传几百年，是否真实无需探究。苹果确实从树上落到了地面，它并没有飞上天去，这件事本身就很值得回味和思考。往往普通中内含着不普通，偶然中孕育着必然，灵感之中预示着真理之光。
事实上，牛顿关于万有引力定律的发现并非一件易事，这里面既有他本人长期研究工作付出的辛勤劳动，也有前人工作的结晶。
物体之间存在引力相互作用，人们不会有什么疑问。然而，引力相互作用对于质量大的宏观物体来说，比如天体，是非常重要的；但对于微观粒子而言，由于质量很小，粒子间的引力相互作用同其他三种作用相比，完全可以忽略。
电磁现象是人们认识最早的自然现象之一，与我们日常生产和生活关系极为密切。因此，人们对于电磁现象及其相互作用基本规律的研究是比较早的，认识得也比较清楚。如今，已经建立起一整套比较完整的电磁理论。
一切带电粒子或具有磁矩的粒子之间都存在着电磁相互作用。下面的一些事例都属于电磁作用过程：
π°→γ+γ
γ+p→π-+n
e-+p→e-+p
强子之间的相互作用属于强相互作用。其中核力是强相互作用的一个重要标志。此外，超子和介子的产生、重子和介子共振态的衰变等过程都是典型的强相互作用。人们对于这种相互作用的认识比前面两种相互作用要晚得多。对于强相互作用的理论研究至今也不过60余年的历史，还是一个年轻的领域。
至于弱相互作用，人们认识就更晚了。原子核β衰变过程、粒子寿命在10-10秒以上的不稳定粒子的衰变过程都是弱相互作用，弱相互作用是粒子间主要的相互作用之一。粒子大家族中，除了光子、胶子之外，几乎所有粒子都参与弱相互作用。其中包括：
轻子-轻子相互作用过程，如μ-粒子的衰变：
μ-→e-+ν
轻子-强子相互作用过程，像π介子的衰变：
π+→μ++ν
强子-强子相互作用过程，典型事例有K介子的衰变：
K+→π++π°
前两种情况中，粒子衰变过程伴随有中微子的产生，这是弱相互作用的一个重要标志，只要有中微子出现，一定属于弱相互作用过程。当然，并不是所有弱作用过程一定有中微子出现，如第三种情况。
作用力程
粒子间相互作用力程，一般是指作用力所能达到的范围。引力相互作用和电磁相互作用都属于长程力，作用范围可以是“无限”远。相互作用力的大小与两个粒子之间距离的平方成反比。强相互作用和弱相互作用都是短程力。强相互作用的力程只有10-15米，超出这个范围，作用力迅速减小为零；弱相互作用力程更短，仅为10-18米，两个粒子几乎挨着的时候，这种作用才体现出来。
由此可见，四种相互作用力程，长程力与短程力彼此相差悬殊，反映出它们的性质存在着明显的差异。
作用强度
强相互作用是粒子间各种相互作用强度之冠。如果以强相互作用为标准，来衡量其他几种相互作用强弱的话，电磁相互作用为强相互作用的1／100；弱相互作用则为10-13；引力相互作用与之相比更相形见绌，只是强相互作用的10-39。不难看出，强相互作用为粒子间相互作用中名符其实的大亨了。
为了形象比较这几种相互作用本领的大小，我们假设有三种具有相同能量的粒子，比如说是100吉电子伏，但它们参与不同的相互作用形式。一种是核子，具有强相互作用；一种是μ粒子，具有电磁相互作用；另外一种是中微子，具有弱相互作用。将这三种粒子如同子弹，同时射向地球，结果大不相同。核子只能穿进地球表面30厘米就被吸收掉了；而μ粒子也仅仅穿进地球表面300米便力气耗尽；中微子则大显神通，如入无人之地，轻而易举地便从地球的另一面穿了出来。按照它的能力，完全可以穿透300个地球。
作用时间
各种相互作用的时间彼此各异，引力相互作用时间为无限长；电磁相互作用时间约为10-16～10-18秒；强相互作用时间为10-22～10-24秒；弱相互作用时间大约在10-8～10-10秒。人们由作用时间的长短就可以判断出相互作用的类型。因此，作用时间是描述相互作用性质的一种特征量，称为特征时间。
对于某一种粒子，由它衰变经过的时间，也就是粒子的寿命，人们就可以断定这种粒子是通过哪一种相互作用进行的衰变。例如，共振态粒子△++的寿命是57×10-24秒，那么△++粒子衰变为质子和π+介子的过程，即：
△++→p+π+
属于强相互作用。超子∑-的衰变时间为1.4×10-10秒，其过程是典型的弱相互作用。π°粒子经过0.83×10-16秒衰变为两个光子，这归于电磁相互作用的情况。
理论描述
粒子之间存在着几种相互作用，那么，这些相互作用是如何实现的呢？对这个问题的回答，历史上有两种不同的看法。一种认为粒子之间的相互作用，不需要任何中间媒介物，也不需要传递时间，这些作用是超越时空直接进行的，这就是所谓的“超距作用”。另一种则认为，相互作用的实现，不是超距作用，中间需要“搭桥”，依靠媒介粒子来完成的。为了探索相互作用规律，寻找中间传递相互作用的媒介粒子，人们建立了各种不同的理论。
描写引力相互作用的理论是“量子引力动力学”，简称QGD。按照这种理论，传递引力相互作用的粒子叫做引力子。这种粒子的静止质量为零，与光子一样。自旋是I，属于玻色子。理论预言这种粒子是存在的，但至今还未找到这种粒子存在的迹象。
研究粒子间电磁相互作用规律的理论是“量子电动力学”，简称QED。在10-16米范围内，这种理论与实验结果符合得相当好，传递电磁相互作用的粒子是光子。由于光子只参与电磁相互作用，因此，只要有光子出现，这种相互作用必定是电磁相互作用。不论在宏观领域，还是在微观领域，电磁相互作用都起着相当重要的作用，在几种相互作用中是独一无二的。
有关强相互作用的理论建立得比较晚，称为“量子色动力学”，简称QCD。是近三四十年建立和发展起来的理论。由于这个理论取得的一些成果，得到了实验的支持，因此，现在已被普遍接受。传递强相互作用的粒子称作胶子。
几乎所有的粒子都参与弱相互作用，主要的表现形式是粒子的衰变。1896年，放射性的发现，一个原子核自发地放射出一个电子，转变成为一个新的原子核，这种β衰变过程是人们发现最早的弱相互作用现象，虽然至今已有一个世纪，但这种相互作用对大多数人来说还是很陌生的。为了探索粒子之间弱相互作用的基本规律，许多人在这方面做了大量的研究工作，建立了各种不同的理论学说。目前看来，研究弱相互作用比较成功的理论为“量子味动力学”，简称QFD。这种理论预言，传递弱相互作用的中间粒子称为中间玻色子，符号W。只要这种媒介粒子的质量足够大，便可以使弱相互作用的力程相当短，以至于好像只有当这些粒子直接接触时，才能起作用。
到了20世纪80年代，超高能加速器问世以后，传递弱相互作用的中间玻色子相继发现，一共有三种，分别是W+、W-、Z°，理论预言变成了现实，被赞誉为自晶体管发明以来的几十年间，是物理学上最重要的发现，这无疑对粒子物理的研究将起着巨大的推动作用。
相互作用统一
存在于自然界中，表面看起来完全不同的四种基本相互作用，如何将它们统一起来，探寻共同的本源，揭示更深层次的微观机制，这无疑是科学家们长期梦寐以求的。
19世纪，物理学最大的成就之一就是将电与磁统一起来，现代文明的很多方面都是电磁统一理论的产物，这件事使人们受到启迪。爱因斯坦生前就致力于引力相互作用与电磁相互作用统一工作的研究，虽然在他有生之年未能实现自己的夙愿，但他的工作确给人们留下了深深的思索。如今，随着科学技术的发展和高能量加速器的问世，为人类探究粒子间各种相互作用的统一工作提供了可能。
弱相互作用与电磁相互作用的统一问题是继电与磁统一之后又一惊人之举。表面看来，这两种相互作用差别很大：作用强度相差悬殊，作用力程相差十万八千里，传递相互作用粒子的质量是粒子大家族中的两个极端，若把它们统一起来谈何容易。
在人类认识大自然的过程中，常常会遇到这样或那样的困难，这是不利的一面；然而，这些困难往往又会成为奋发向前的动力。人们正是在解决一个又一个的困难中，不断探求客观规律的真谛。在弱-电统一研究工作中，遇到的情况自然也不例外。
尽管弱、电相互作用之间存在着这样或那样的不同，但也并不完全排除它们之间存在着共同的属性，只是人们尚未认识到。但是，有一点是非常明显的，那就是传递相互作用的微观机理是一样的，都是依靠中间媒介粒子；另外，光子和W+、W-、Z°粒子都是玻色子，它们之间很可能存在着某种血缘关系，这些都使人们看到了弱-电统一的一丝曙光。
1967年，温伯格首先提出了弱-电统一的理论；几个月以后，萨拉姆也独立地提出了类似的理论，这就是轰动一时的温伯格-萨拉姆弱-电统一理论。按照这种理论建立起来的模型称为温伯格-萨拉姆模型。在这种模型中，曾预言存在有中性流。为了在实验中寻找中性流，西欧核子研究中心研制出长5米、重达10吨的大型探测装置——气泡室，用来探测中性流的踪迹。1974年，利用这种装置找到了中性流存在的事例。中性流的发现，间接地证实了中间玻色子的存在，这是物理学近几十年来的重大发现，无疑是对温伯格-萨拉姆理论的有力支持。1983年，W+、W-、Z°粒子相继发现，标志着弱-电统一理论的实现，在人类探索物质微观世界的史册上占有光辉的篇章。
