粒子物理的标准模型可以在高精度上解释有关高能物理的各种实验现象。但是，从理论的角度出发，标准模型中仍然存在令人困惑的难题。本文主要讨论和研究其中的代起源难题、费米子质量等级差别难题以及不同味之间的混合难题。这三个难题表面上是分离的，但又是内在地紧密相关的。这三个理论难题的探索对我们进一步深入理解标准模型以及探索可能存在的新物理具有重要的启发意义。本文将主要从两种途径来讨论和研究这三个难题：第一种途径是对称性和唯象学途径；第二种途径是基于额外空间维框架的途径。而基于额外空间维框架的途径将是本文的主体。　　 在对称性途径中，本文主要介绍通过利用对称群对费米子的代起源难题、质量等级差别难题以及混合难题的各种探索和研究。例如，水平的U（1）H对称性对费米子质量等级差别难题的解释；Seesaw机制对中微子质量的解释；以及考虑更大的对称群SO（18）对代起源难题的解释。在唯象学途径里，本文主要讨论从实验数据出发而对不同代费米子质量之间关系的猜测，例如，Koidc关于带电轻子质量之间关系的猜测以及从各种不同的途径对Koide质量关系的解释。　　 额外维框架的提出在粒子物理学、引力以及宇宙学领域都产生了重要的影响，而费米子的代起源难题、质量等级差别难题以及混合难题在额外维的框架下都获得了新颖的解释。在额外维框架内，通过Kaluza-Klein约化我们可以从一个高维的理论得到通常我们4维的有效理论。而在进行Kaluza-Klein约化后，Kaluza-Klein模的展开函数可以具有指数的形式，这种指数形式的展开函数可以解释费米子质量的等级差别难题。在额外维框架内，我们可以从高维中的1代费米子出发通过Kaluza-Klein约化而得到4维中的3代费米子，从而自然地解释费米子的代起源难题。　　 在介绍了以上围绕费米子的代起源难题、质量等级差别难题以及混合难题的各种研究后，本文在额外维框架内建立了一个可以同时解释费米子代起源难题和质量等级差别难题的具体模型。本文从一个具有两层弯曲结构的6维时空出发，由于该6维时空特殊的两层弯曲结构，我们可以进行两步的Kaluza-Klein约化：在第一步里，将6维时空约化为5维时空，利用时空度规的特殊结构，我们可以使Kaluza-Klein模的数目是有限的，因此，我们可以从6维中的1代费米子而得到5维中的3代费米子；在第二步里，我们进一步将5维时空约化为4维时空，5维中的3代费米子将产生4维中的3代费米子，并且由于Kaluza-Klein展开函数的指数行为而产生4维中费米子的质量等级差别。在引入了模型的基本结构后，我们对模型分别进行了数值分析和解析分析。数值分析结果显示：我们引进的模型可以在较高的精度上接近实验所给出的数据。在夸克部分，我们可以得到和实验数据接近的夸克质量和描述混合的Cabibbo-Kobayashi-Maskawa矩阵；在轻子部分，假定中微子是Dirac中微子，我们可以得到自然小的eV量级的中微子质量，同时带电轻子质量和描述轻子混合的Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata矩阵也非常接近实验给出的数据。对模型的解析处理表明，模型给出的费米子的质量矩阵可以具有非常简洁的结构，而这种简洁的结构是夸克部分和轻子部分所共同具有的，只是由于它们的具体参数不同才导致它们在现实世界中具有不同的质量和混合矩阵。