Supersimetría

En la física de partícules, la supersimetría és una simetria hipotètica que podria relacionar les propietats dels bosones i els fermiones. La supersimetría també és coneguda pel acrònim anglés SUSY. En una teoria supersimétrica cada partícula bosónica tindria un "companyer supersimétrico" de tipo fermiónico i viceversa.

Encara que encara no s'ha verificat experimentalment que la supersimetría siga una simetria de la naturalea,revist interés teòric perque la supersimetría pot resoldre diversos problemes teòrics com el problema de la jerarquia, ademés d'oferir candidats adicionals per a explicar la matèria obscura.

La supersimetría és part fonamental de molts models teòrics, entre ells la teoria de supercuerdas, que generalisa a la teoria de cordes.

Introducció

Segons el model estàndar (SM, de les seues sigles en anglés) de la física de partícules, la matèria està formada per fermiones (a la seua volta dividits en quarks i leptones), i per bosones que són les partícules que transmeten les interaccions fonamentals de la naturalea (interacció electromagnètica, interacció nuclear forta i interacció nuclear dèbil). La supersimetría estén el número de partícules de el SM de manera que a cada partícula li correspon una companyera supersimétrica denominada súper companyera. Aixina, cada bosón té una super companyera fermión i viceversa. Les super companyeres dels fermiones són bosones i reben noms que comencen en la lletra s; aixina, l'electró té com super companyera el selectrón, i els quarks, els squarks. Les super companyeres dels bosones són fermiones en noms que terminen en -ino, aixina la del fotó és el fotino i la del gravitón (si s'inclou la gravetat en el model), el gravitino, la del gluón, gluino, la del bosón W, Wino i la del bosón Z, zino. L'extensió mínima del model estàndar que inclou supersimetría es coneix com MSSM (de l'anglés, Minimal Supersymmetric Standard Model).

No obstant, degut a que dites companyeres supersimétricas encara no han pogut ser creades en el laboratori, els seus masses deuen ser molt majors que les de les partícules originals. Açò implica que la supersimetría, de ser certa, està trencada per algun mecanisme. L'especificació de dit mecanisme dona lloc a diverses simplificació de el MSSM.

Algunes partícules supersimétricas, com el neutralino, podrien explicar el problema de la matèria obscura de l'univers.

Gràcies al gran potencial de poder explicar moltes preguntes de la física de partícules i de l'astrofísica, la teoria de la supersimetría posseïx una gran popularitat, principalment en la física teòrica. La majoria de les teories científiques populars, la teoria de la gran unificació i la teoria de supercuerdas, són supersimétricas. No obstant, a pesar dels arguments teòrics alenadors, fins ara no s'han trobat evidències experimentals de que la supersimetría existix realment en la naturalea.

Model de Wess-Zumino i MSSM

El primer model en la física de partícules va ser presentat en l'any 1973 per Julius Wess i Bruno Zumino. Este model, conegut en el nom de model de Wess-Zumino, no és un model real de la naturalea, sino més be, un model mínim supersimétrico en solament un fermión i el seu super companyer boson. A pesar de que el model de Wess-Zumino no representa un model físic real, servix per la seua senzillea de model eixemple per a mostrar certs aspectes dels models físics supersimétricos.

El primer model supersimétrico compatible en el model estàndar de la física de partícules cridat model mínim estàndart supersimétrico (MSSM), va ser enunciat en l'any 1981 per Howard Georgi i Savas Dimopoulos. Segons el MSSM, les masses dels super companyers es podran observar en la regió entre 100 GeV fins a 1 TeV per mig del accelerador de partícules conegut com gran colisionador de hadrones (en anglés, Large Hadron Collider, LHC), terminat de construir en l'any 2008 en la frontera franc-suïssa. Els científics esperen poder demostrar per mig de el LHC l'existència dels super companyers de les partícules elementals ya conegudes.