The strong CP violation and the visible, invisible axion were studied. The role of Peccei-Quinn symmetry was analyzed with respect to the SU(2)×U(1) standard model and the SU(N) GUTs. The visible axion was thought to be absent in real world. Hence the invisible axion is thoroughly investigated in connections with the family problem, the domain wall problem, the baryon asymmetry, and the monopole puzzle in GUTs; SU(7) and SU(9), and $SU^{\ast}$(7).
최근의 게이지 이론의 발전에 따라 강 상호작용에 있어서의 진공구조에 관한 연구도 진행되어 왔다. 그 결과로 약상호작용에서 일어나고 있는 하전반전( C )과 공간반전( P )이 결합한 CP 대칭성의 파괴와 같이, 강 상호작용에서도 CP 대칭성이 미소하기는 하나 파괴된다는 것이 분명하게 되었다. 일반적으로 강 상호작용은 CP 대칭성에 대하여 불변이라는 사실에 비추어 볼 때 CP 대칭성의 파괴는 기본적 문제라 아니할 수 없다. 이와같은 미소한 대칭파괴를 설명하기 위하여 새로운 대칭성 $(U_{PQ}(1))$이 도입되었으며, 이 대칭성은 이론적으로 가벼운 입자의 존재를 요구하였다. 이 입자를 액시온이라고 한다. 그러나, 액시온은 많은 실험에서 아직까지 확정적으로 검출되지 못하고 있다. 이 입자가 발견되지 않는 것을 설명하기 위하여 대 통일이론이 도입되었다. 대 통일이론에서는 액시온을 현세계에서 유리하여, 보이지 않게 만드는 것이 가능하다. 보이지 않는 액시온은 천체 물리학과 우주론에서 매우 중요한 역할을 하며, 대 통일이론을 만드는데 있어서 엄격한 구속조건을 준다. 본 논문에서는 보이지 않는 액시온을 포함하는 대 통일이론들을 우주론에서 요구하는 구속조건들과 연관시켜서 비교 연구하였다. 첫째로 일반적인 SU(7) 모델은 구역벽(domain wall)문제와 가벼운 자기홀극문제를 해결하지 못하고, 둘째로 위의 모델을 확장한 SU(9) 모델은 구역벽문제는 해결하나 가벼운 자기홀극문제는 역시 해결하지 못했다. 다른 문제들(보이지 않는 액시온과 물질 비균형)은 위의 두 모델에서 해결된다. 마지막으로 가벼운 자기홀극문제와 구역벽문제를 동시에 해결하기 위하여 새로운 SU(7) 모델을 만들었으며, 이 모델은 물질 비균형문제를 제외한 모든 문제를 해결한다.
