物理の法則は物理量をあるゲージ（定規）で測って数量化した数量の間の関係として与えられる。そして、基準となるゲージを変えれば、この数量も変わる。時空の各点でゲージのとり方は任意であるが、数量間の関係は保たれるべきである。この不変性がゲージ対称性（gauge symmetry）である。隣接した時空点におけるゲージのとり方を関連させるためにゲージ場が導入され、その量子をゲージ粒子（gauge boson）と呼ぶ。ゲージ対称性はクォークのカラー荷の割りふり（強い力　strong force）、クォークやレプトンのフレーバー（flavor　電荷差にも相当）荷の割りふり（弱い力　weak force）、状態関数の位相のとり方（電磁力　electromagnetic force）、座標系のとり方（重力　gravity）に関係する（→「四つの基本的力」）。

図「粒子の分類」