Lý thuyết thống nhất lớn, hay
Thuyết thống nhất, được hình thành trong tiến trình mở rộng
mô hình chuẩn của
vật lý hạt. Mô hình chuẩn đã miêu tả chính xác các quan sát thu được tính đến nay, nhưng nó đã bỏ ngỏ những câu hỏi mang tính chất cơ bản, một trong số đó chính là việc tại sao tự nhiên lại cần đến 4
lực cơ bản mà không phải là 1, và tại sao độ lớn, cùng các tính chất, của chúng lại khác biệt đến vậy. Sự thành công của việc thống nhất
tương tác điện từ và
tương tác yếu trong
thuyết điện-yếu đã dẫn đến những nỗ lực nhằm thống nhất
tương tác mạnh và sau cùng là
lực hấp dẫn vào làm một, với tên gọi là
Lý thuyết thống nhất lớn, hay
GUT (viết tắt từ
tiếng Anh, Grand Unification Theory). Như trong thuyết điện yếu, sự chênh lệch về độ lớn của các mức năng lượng, dưới mức năng lượng nghỉ của các
boson trung gian được miêu tả bằng việc
phá vỡ đối xứng tức thời. Thuyết GUT đồng thời cũng giải thích sự tương đồng giữa điện tích
electron và điện tích
proton.Điểm nổi bật của thuyết GUT chính là các
hằng số cặp của cả bốn tương tác đều có cùng một giá trị, gần bằng với
hằng số mạng tinh thể ở mức năng lượng cao.Tuy nhiên mức năng lượng thống nhất trong lý thuyết lên đến 1015
GeV trong khi các máy gia tốc hiện tại mới chỉ đạt tới 3×103 GeV. Vì vậy, cần có một sự tiến bộ lớn trong
công nghệ để thực hiện được những
thí nghiệm kiểm chứng cho thuyết GUT.
Sơ đồ sự thống nhất các lực căn bản