標(biāo)準(zhǔn)模型雖取得了很大的成功，但不少科學(xué)家認(rèn)為它很可能不是粒子物理學(xué)最基本的理論，多年來科學(xué)家們一直在努力建立一種超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新理論。

　　1973年，美國科學(xué)家帕提（Jogesh Pati，1937- ）（右圖）和薩拉姆提出了統(tǒng)一描述夸克和輕子的帕提-薩拉姆模型，預(yù)言了質(zhì)子的衰變。

　　1974年，美國科學(xué)家喬治（Howard Georgi，1947- ）（左圖）和格拉肖提出了把強(qiáng)、弱、電三種相互作用統(tǒng)一在一起的SU（5）大統(tǒng)一理論。該理論認(rèn)為：質(zhì)子是不穩(wěn)定的，估算出的質(zhì)子壽命約為1028-2.5×1031年。大統(tǒng)一理論還作出預(yù)言：它可以自動(dòng)得出電荷量子化，即所有電荷應(yīng)是e/3的整數(shù)倍的結(jié)論 。大一統(tǒng)理論與標(biāo)準(zhǔn)模型不同，它預(yù)測質(zhì)子衰變的存在?？茖W(xué)家們推測，一旦證實(shí)質(zhì)子真的會(huì)衰變，大約1035年以后，宇宙將成為稀薄的電子正電子等離子體。

　　大統(tǒng)一理論引起了觀念上的突破。

　　1974年，美籍澳大利亞科學(xué)家奎恩（Helen Quinn，1943- ）（右圖）與喬治和溫伯格計(jì)算出實(shí)現(xiàn)強(qiáng)相互作用和弱電相互作用之間團(tuán)聚所需的能量。從此，各種類型的大統(tǒng)一模型如雨后春筍涌現(xiàn)出來。

　　測定質(zhì)子的壽命成為大統(tǒng)一理論能否成立的關(guān)鍵。由于質(zhì)子壽命很長，估計(jì)為1031年左右，即一年期間在1031個(gè)質(zhì)子中才會(huì)有一個(gè)質(zhì)子蛻變。為了消除宇宙射線的干擾，整個(gè)實(shí)驗(yàn)要在地底深處進(jìn)行。1983年前后，美國、印度、日本等國的科學(xué)家做了一些探測質(zhì)子衰變的實(shí)驗(yàn)。

　　美國IBM公司的一個(gè)協(xié)作組在俄亥俄（Ohio）州克里弗蘭市以東600多米的一個(gè)鹽礦中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。探測裝置的中部是17×18×23立方米的純水，矩形體的六面布置了2048只光電倍增管，每只直徑為12.5厘米，想以此來探測正電子和兩個(gè)高能光子通過純水時(shí)產(chǎn)生的契侖柯夫輻射。經(jīng)過204天的連續(xù)觀察未測到一個(gè)質(zhì)子衰變事例。據(jù)此推算，質(zhì)子的壽命一定大于1.7×1032年，從而否定了SU（5）大統(tǒng)一理論。

　　一個(gè)由印度和日本科學(xué)家組成的實(shí)驗(yàn)小組，在地下3000米的柯拉金礦的廢礦井中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)卻傳出佳音。兩年內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6個(gè)質(zhì)衰變的事例，其中3個(gè)認(rèn)為是比較可靠的。據(jù)此推算，質(zhì)子的平均壽命約為7×1030年，與大統(tǒng)一理論相符。但這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較粗糙，沒有得到公認(rèn)。質(zhì)子是否衰變尚在探索之中 。

　　1999年，日本超級(jí)神岡的實(shí)驗(yàn)并未能深測到質(zhì)子衰變，還有一些實(shí)驗(yàn)也對(duì)大統(tǒng)一理論做出了不利的結(jié)論。這至少說明大統(tǒng)一理論要走相當(dāng)長的路才能成為一個(gè)有效的理論。

　　為了克服大統(tǒng)一模型的缺點(diǎn)，科學(xué)家們對(duì)于是否存在著更大的對(duì)稱性更加關(guān)注。1973年時(shí)有人提出來一個(gè)巧妙的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，稱為超對(duì)稱（super-symmetry）理論（左圖）。按照這一理論，費(fèi)米子和玻色子都填入同一線性表示中，通過規(guī)范作用可以互相轉(zhuǎn)化。為了達(dá)到這一目的，理論不得不在已知的微觀粒子基礎(chǔ)上引入大量配偶粒子。超對(duì)稱理論形式十分美妙，可惜這些配偶粒子至今都沒有找到。

　　為了把引力也統(tǒng)一進(jìn)來，把引力作用也理解為一種規(guī)范作用，1976年有人提出新的對(duì)稱概念，稱為超引力（super-gravity）理論，它與超對(duì)稱并不一樣，可是有密切關(guān)系。

　　1984年又有人提出了超弦（super-string）理論（右圖）。超弦理論認(rèn)為微觀粒子不是一個(gè)點(diǎn)，而是一條弦，并在弦的基礎(chǔ)上形成一套量子化方法，但由于數(shù)學(xué)上的困難，一些基本參數(shù)暫時(shí)還算不出來。弦理論預(yù)言宇宙除了三維空間外，還存在著額外維空間。

　　20世紀(jì)90年代，有人在10維空間弦理論的基礎(chǔ)上提出了11維空間的膜（M）理論。膜理論認(rèn)為人們直接觀測所及的好似無邊的宇宙是十維時(shí)空中的一個(gè)四維超曲面，就象薄薄的一層膜。膜理論使一些原本難以計(jì)算的東西可以用弦論工具來做嚴(yán)格的計(jì)算了。

　　大統(tǒng)一理論還有許多問題有待于探索和研究。雖然大統(tǒng)一理論還未獲得成功，但是尋找四種相互作用統(tǒng)一的研究工作不會(huì)中斷，科學(xué)家們?nèi)栽谂χ小?/P>