标准模型虽取得了很大的成功，但不少科学家认为它很可能不是粒子物理学最基本的理论，多年来科学家们一直在努力建立一种超越标准模型的新理论。

　　1973年，美国科学家帕提（Jogesh Pati，1937- ）（右图）和萨拉姆提出了统一描述夸克和轻子的帕提-萨拉姆模型，预言了质子的衰变。

　　1974年，美国科学家乔治（Howard Georgi，1947- ）（左图）和格拉肖提出了把强、弱、电三种相互作用统一在一起的SU（5）大统一理论。该理论认为：质子是不稳定的，估算出的质子寿命约为1028-2.5×1031年。大统一理论还作出预言：它可以自动得出电荷量子化，即所有电荷应是e/3的整数倍的结论 。大一统理论与标准模型不同，它预测质子衰变的存在。科学家们推测，一旦证实质子真的会衰变，大约1035年以后，宇宙将成为稀薄的电子正电子等离子体。

　　大统一理论引起了观念上的突破。

　　1974年，美籍澳大利亚科学家奎恩（Helen Quinn，1943- ）（右图）与乔治和温伯格计算出实现强相互作用和弱电相互作用之间团聚所需的能量。从此，各种类型的大统一模型如雨后春笋涌现出来。

　　测定质子的寿命成为大统一理论能否成立的关键。由于质子寿命很长，估计为1031年左右，即一年期间在1031个质子中才会有一个质子蜕变。为了消除宇宙射线的干扰，整个实验要在地底深处进行。1983年前后，美国、印度、日本等国的科学家做了一些探测质子衰变的实验。

　　美国IBM公司的一个协作组在俄亥俄（Ohio）州克里弗兰市以东600多米的一个盐矿中进行实验。探测装置的中部是17×18×23立方米的纯水，矩形体的六面布置了2048只光电倍增管，每只直径为12.5厘米，想以此来探测正电子和两个高能光子通过纯水时产生的契仑柯夫辐射。经过204天的连续观察未测到一个质子衰变事例。据此推算，质子的寿命一定大于1.7×1032年，从而否定了SU（5）大统一理论。

　　一个由印度和日本科学家组成的实验小组，在地下3000米的柯拉金矿的废矿井中进行的实验却传出佳音。两年内共发现6个质衰变的事例，其中3个认为是比较可靠的。据此推算，质子的平均寿命约为7×1030年，与大统一理论相符。但这一实验结果比较粗糙，没有得到公认。质子是否衰变尚在探索之中 。

　　1999年，日本超级神冈的实验并未能深测到质子衰变，还有一些实验也对大统一理论做出了不利的结论。这至少说明大统一理论要走相当长的路才能成为一个有效的理论。

　　为了克服大统一模型的缺点，科学家们对于是否存在着更大的对称性更加关注。1973年时有人提出来一个巧妙的数学结构，称为超对称（super-symmetry）理论（左图）。按照这一理论，费米子和玻色子都填入同一线性表示中，通过规范作用可以互相转化。为了达到这一目的，理论不得不在已知的微观粒子基础上引入大量配偶粒子。超对称理论形式十分美妙，可惜这些配偶粒子至今都没有找到。

　　为了把引力也统一进来，把引力作用也理解为一种规范作用，1976年有人提出新的对称概念，称为超引力（super-gravity）理论，它与超对称并不一样，可是有密切关系。

　　1984年又有人提出了超弦（super-string）理论（右图）。超弦理论认为微观粒子不是一个点，而是一条弦，并在弦的基础上形成一套量子化方法，但由于数学上的困难，一些基本参数暂时还算不出来。弦理论预言宇宙除了三维空间外，还存在着额外维空间。

　　20世纪90年代，有人在10维空间弦理论的基础上提出了11维空间的膜（M）理论。膜理论认为人们直接观测所及的好似无边的宇宙是十维时空中的一个四维超曲面，就象薄薄的一层膜。膜理论使一些原本难以计算的东西可以用弦论工具来做严格的计算了。

　　大统一理论还有许多问题有待于探索和研究。虽然大统一理论还未获得成功，但是寻找四种相互作用统一的研究工作不会中断，科学家们仍在努力之中。