La supersimmetria, spesso chiamata SUSY nella comunità scientifica, è una teoria della fisica delle particelle che tenta di spiegare la materia mancante o materia oscura nell’universo e unificare la gravità con le altre tre forze fondamentali della natura, che sono l’elettromagnetismo e il debole e forti forze nucleari. Il concetto alla base della supersimmetria è un aspetto della teoria delle stringhe che può essere testato in una certa misura con l’attuale tecnologia degli acceleratori nucleari e afferma che tutte le particelle subatomiche che trasportano una forza sono abbinate a particelle subatomiche che hanno massa. Un esempio di ciò è il bosone, che si ritiene sia un vettore di forza supersimmetrico per quello della particella di materia nota come fermione.
Sebbene la teoria della supersimmetria risolva molti problemi fondamentali scoperti nel comportamento delle particelle elementari, non ci sono state prove dirette a sostegno a partire dal 2011. Il Large Hadron Collider (LHC), che, a partire dal 2011, è il più grande acceleratore di particelle mai realizzato. costruito sulla Terra e costituito da 17 miglia (27 chilometri) di tunnel sotto il confine franco-svizzero, ha condotto un esperimento diretto nell’agosto 2011 per rilevare gli effetti della supersimmetria e non è riuscito a trovare alcuna prova a sostegno della teoria. Ciò è in contrasto con le precedenti indicazioni promettenti dell’acceleratore di particelle Tevatron che suggerivano che la supersimmetria potrebbe essere osservata nel decadimento delle particelle subatomiche del mesone B. Il Tevatron è un acceleratore di 3.9 miglia (6.28 chilometri) situato al Fermilab fuori Chicago, Illinois, negli Stati Uniti.
Il concetto di particelle partner in una teoria della grande supersimmetria si è evoluto nella fisica delle particelle per 20 anni. I ricercatori stanno ora mettendo in discussione il fondamento della teoria, poiché gli esperimenti di supporto all’LHC, che avrebbero dovuto fornire anche alcune prove a sostegno della teoria, non lo hanno fatto. La teoria è stata interessante per i fisici per qualche tempo, in quanto consente una verifica di base di aspetti della teoria delle stringhe che altrimenti sarebbero ben oltre le capacità della tecnologia umana per il prossimo futuro.
La teoria potrebbe anche spiegare il grande mistero di cosa sia la materia oscura, che costituisce circa il 25% dell’universo, con un altro 70% circa attribuito all’energia oscura. Tutta la materia e l’energia normali che sono osservabili dalla scienza convenzionale costituiscono meno del 5% della massa e dell’energia totali dell’universo. La teoria della supersimmetria spiegherebbe anche la presenza del concetto di bosone di Higgs. I bosoni sono particelle ipotetiche che sono state elaborate in calcoli per risolvere i problemi con il modello standard nella fisica delle particelle, ma sono l’unica particella subatomica o elementare che non è stata osservata negli esperimenti di fisica a partire dal 2011.
Sebbene le versioni semplici della supersimmetria possano ora essere escluse come probabili, si stanno prendendo in considerazione anche altri approcci complessi ad essa. La più fondamentale delle particelle elementari, il quark, avrebbe anche un partner supersimmetrico noto come squark, che sarebbe abbinato individualmente a ciascuno dei sei sapori di quark, che sono su, giù, strano, fascino, basso e alto. Altri partner supersimmetrici, se mai venissero scoperti, sarebbero il gravitino abbinato al gravitone, il fotino abbinato al fotone, il gluino abbinato al gluone e molti altri. Anche le particelle subatomiche ben note avrebbero partner di supersimmetria, come l’elettrone, che avrebbe un selettone come superpartner.