大統一理論（grand unified theory）

標準模型描述了四種力中的三種——強、弱、電磁——但它把它們描述成三種各自獨立、各有強度、拴在一起的交互作用。物理學家長久以來懷疑，這就像看到同一道彩虹的三種顏色、卻還沒領悟它們本是一束光。大統一理論就是這樣一項推想：在極高的能量下，這三種力融合成單一的統一力，由一個對稱與一個耦合強度來描述。

線索來自耦合常數的跑動：三種力的強度並非固定，而是隨能量變化，而用標準模型向上外推時，它們在約 10^16 GeV 的大統一尺度附近幾乎交會於同一數值。大統一理論把標準模型各自獨立的對稱群（強、弱、電磁交互作用的 SU(3) x SU(2) x U(1)）嵌入一個更大的群，例如 SU(5) 或 SO(10)。這麼做把夸克與輕子安置在同一個家族裡，意味著它們能互相轉換，而這通常預測質子並非完全穩定，而是能夠衰變，壽命長於約 10^34 年。

大統一是一個優美且動機充分的想法，但它並未被確立。它最乾淨的預測——質子衰變——在龐大的地下偵測器裡被搜尋了數十年，卻從未被看到，排除了最簡單的 SU(5) 模型。儘管如此，大統一理論仍具吸引力，因為它們能解釋電荷為何量子化、為重子不對稱提供一個自然的歸宿，並暗示一套終極理論所要完成的、更深的、連重力也含括在內的統一。要注意，大統一理論統一三種力，但不含重力；把重力加進來，是量子重力那更進一步、也更艱難的一步。