Supersimetria

La supersimetria és un marc teòric de la física que suggereix l'existència d'una simetria entre partícules amb espín sencer (bosons) i partícules amb espín mig sencer (fermions). Proposa que per a cada partícula coneguda, existeix una partícula associada amb diferents propietats d'espín.^[1] Hi ha hagut múltiples experiments sobre supersimetria que no han aconseguit proves que existeixi a la natura.^[2] Si es troben proves, la supersimetria podria ajudar a explicar certs fenòmens, com ara la naturalesa de la matèria fosca i el problema de la jerarquia en la física de partícules.

Una teoria supersimètrica és una teoria en què les equacions de la força i les equacions de la matèria són idèntiques. En física teòrica i matemàtica, qualsevol teoria amb aquesta propietat té el principi de supersimetria (conegut pel mot creuat anglès SUSY). Existeixen desenes de teories supersimètriques.^[3] En teoria, la supersimetria és un tipus de simetria espai-temps entre dues classes bàsiques de partícules: els bosons, que tenen un espín de valor enter i segueixen les estadístiques de Bose-Einstein, i els fermions, que tenen un espín de valor mig enter i segueixen Fermi-Dirac estadístiques.^[4] Els noms dels socis bosònics dels fermions tenen el prefix s-, perquè són partícules escalars.^[5]

En supersimetria, cada partícula de la classe dels fermions tindria una partícula associada a la classe dels bosons, i viceversa, coneguda com a supercompany. El gir de la superpartícula d'una partícula és diferent per un mig enter. Per exemple, si l'electró existeix en una teoria supersimètrica, llavors hi hauria una partícula anomenada selectró, un soci bosònic de l'electró. En les teories de supersimetria més simples, amb una supersimetria perfectament "ininterrompuda", cada parella compartiria la mateixa massa i nombres quàntics interns a més de l'espín. Les teories de supersimetria més complexes tenen una simetria trencada espontàniament, cosa que permet als supercompanys diferir en la massa.^[6][7][8]

La supersimetria té diverses aplicacions a diferents àrees de la física, com ara la mecànica quàntica, la mecànica estadística, la teoria quàntica de camps, la física de la matèria condensada, la física nuclear, l'òptica, la dinàmica estocàstica, l'astrofísica, la gravetat quàntica i la cosmologia. La supersimetria també s'ha aplicat a la física d'altes energies, on una extensió supersimètrica del model estàndard és un possible candidat per a la física més enllà del model estàndard. Tanmateix, no s'ha verificat experimentalment cap extensió supersimètrica del model estàndard.^[9][10]