SỰ THỐNG NHẤT LỚN
Sự khác biệt giữa tương tác yếu và tương tác điện từ bị xoá nhoà ở năng lượng
E = mw.c2 ≈ 100 GeV
(mw là khối lượng của hạt W - boson). Nhiều nhà vật lý trong đó có G.Giorgi và Sheldon Glashow đã đưa ra giả định rằng khi chuyển sang vùng năng lượng cao hơn còn phải diễn ra một sự hoà nhập nữa đó là sự thống nhất tương tác điện yếu với tương tác mạnh. Sơ đồ lý thuyết này được gọi là sự Thống nhất lớn.
Trong tất cả những lý thuyết này, ba loại tương tác (mạnh, yếu và điện từ) được xem như là sự biểu hiện của một tương tác thống nhất phổ quát ''điện hạt nhân''.
Nhưng niềm hân hoan về một sự thống nhất như vậy dễ dẫn đến một nỗi thất vọng khi nghĩ đến vùng năng lượng ở đấy sự thống nhất sẽ phải xảy ra (1014 - l015 GeV). Đây là năng lượng không những lớn hơn các năng lượng cực đại mà các máy gia tốc trong tương lai có thể đạt được đến 10 - 11 bậc, mà còn lớn hơn hàng triệu lần năng lượng có thể đạt được trong điều kiện Trái Đất với những ý tưởng táo bạo nhất (như xây dựng một máy gia tốc bao quanh Trái Đất). Những tia Vũ Trụ đến từ những vùng xa xăm của Vũ Trụ tiếc thay cũng không giúp ích gì được chúng ta vì năng lượng của chúng cũng không lớn hơn 100 GeV.
Một tiên đoán quan trọng của các lý thuyết Thống nhất lớn là sự phân rã của proton. Việc phát hiện bằng thực nghiệm sự phân rã proton có thể sẽ là một bước quan trọng cho việc chứng minh sự đúng đắn của các lý thuyết này. Trước đây hạt proton được xem là hạt bền tuyệt đối (sự phân rã của proton bị nghiêm cấm bởi định luật bảo toàn tích baryon và tích lepton). Song tất cả các sơ đồ lý thuyết Thống nhất lớn đều tiên đoán sự tồn tại của 12 hạt mới có khối lượng, đó là X - boson, và Y - boson (là những ''quark - lepton''), đồng thời mang tích baryon và tích lepton. Trong các quá trình tương tác có các hạt này tham gia thì các tích đó có thể bảo toàn. Ví dụ, proton có thể biến thành positron và pion trung hòa:
p = + e+
Những phương án của lý thuyết Thống nhất lớn đã dự đoán rằng thời gian sống trung bình của proton phải rất lớn: 1030 năm, như vậy hơn cả tuổi của Vũ Trụ đến 20 bậc. Song để ghi nhận được quá trình phân rã của proton, chúng ta không cần đến 1030 năm. Thời gian đó chỉ là thời gian sống trung bình. Ngoài ra, số lượng proton xung quanh chúng ta vô cùng lớn. Ví dụ trong 10 tấn nước có đến 1031 proton. Như vậy có nghĩa là chỉ cần quan sát khối lượng nước đó trong 1 năm (nhớ là thời gian sống trung bình của proton là 1030 năm), chúng ta có thể ghi nhận được 10 phân rã.
Nhiều thí nghiệm tiến hành ở nhiều nước chứng tỏ rằng proton còn sống lâu hơn, ít nhất cũng lâu hơn 1032 năm. Điều này cũng nói lên rằng các mô hình đơn giản nhất của lý thuyết Thống nhất lớn cho ta những dự đoán chưa thật chính xác. Vả lại một lý thuyết đúng phải là một lý thuyết đẹp nhưng điều ngược lại thì không đúng - không phải lý thuyết đẹp nào cũng đúng!
Tiếc thay những phương án phức tạp hơn của lý thuyết Thống nhất lớn có khả năng đưa ra những dự đoán cho một thời gian sống lâu hơn của proton, vào thời điểm hiện nay chưa thể kiểm nghiệm bằng thực nghiệm được. Như thế dinh lũy trước mắt mà thiên nhiên đã xây chắn trước con đường đi của các nhà vật lý lý thuyết hiện nay chưa thể chiếm lĩnh được, đó quả là một thách đố hóc búa vượt tầm giải quyết của chúng ta hiện nay.
