La supersymétrie, souvent appelée SUSY dans la communauté scientifique, est une théorie de la physique des particules qui tente de rendre compte de la matière manquante ou de la matière noire dans l’univers, et d’unifier la gravité avec les trois autres forces fondamentales de la nature, qui sont l’électromagnétisme et le faible et des forces nucléaires puissantes. Le concept derrière la supersymétrie est un aspect de la théorie des cordes qui peut être testé dans une certaine mesure avec la technologie actuelle des accélérateurs nucléaires, et stipule que toutes les particules subatomiques qui transportent une force correspondent à des particules subatomiques qui ont une masse. Un exemple en est le boson, que l’on pense être un porteur de force supersymétrique pour celui de la particule de matière connue sous le nom de fermion.
Alors que la théorie de la supersymétrie résout de nombreux problèmes fondamentaux découverts dans le comportement des particules élémentaires, il n’y a eu aucune preuve directe pour le soutenir à partir de 2011. Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), qui, à partir de 2011, est le plus grand accélérateur de particules à être construit sur Terre et se compose de 17 miles (27 kilomètres) de tunnel sous la frontière franco-suisse, a mené une expérience directe en août 2011 pour détecter les effets de supersymétrie et n’a trouvé aucune preuve pour étayer la théorie. Cela contraste avec les indications prometteuses antérieures de l’accélérateur de particules Tevatron qui suggéraient que la supersymétrie pourrait être observée dans la désintégration des particules subatomiques du méson B. Le Tevatron est un accélérateur de 3.9 miles (6.28 kilomètres) situé au Fermilab à l’extérieur de Chicago, Illinois, aux États-Unis.
Le concept de particules partenaires dans une théorie de la grande supersymétrie évolue en physique des particules depuis 20 ans. Les chercheurs remettent maintenant en question le fondement de la théorie, car les expériences de soutien au LHC, qui auraient également dû fournir des preuves à l’appui de la théorie, ne l’ont pas fait. La théorie est attrayante pour les physiciens depuis un certain temps, car elle permet de tester de base des aspects de la théorie des cordes qui sont autrement bien au-delà des capacités de la technologie humaine dans un avenir prévisible.
La théorie pourrait également expliquer le grand mystère de ce qu’est la matière noire, qui représente environ 25% de l’univers, avec environ 70% attribués à l’énergie noire. Toute la matière et l’énergie normales observables par la science conventionnelle représentent moins de 5% de la masse et de l’énergie totales de l’univers. La théorie de la supersymétrie expliquerait également la présence du concept de boson de Higgs. Les bosons sont des particules hypothétiques qui ont été intégrées dans des calculs pour résoudre les problèmes avec le modèle standard en physique des particules, mais ils sont la seule particule subatomique ou élémentaire qui n’a pas été observée dans les expériences de physique à partir de 2011.
Bien que des versions simples de la supersymétrie puissent maintenant être exclues comme probables, d’autres approches complexes de celle-ci sont également envisagées. La plus fondamentale des particules élémentaires, le quark, aurait également un partenaire supersymétrique connu sous le nom de squark, qui serait adapté individuellement à chacune des six saveurs de quark, qui sont haut, bas, étrange, charme, bas et haut. D’autres partenaires supersymétriques, s’ils sont découverts, seraient le gravitino adapté au graviton, le photino adapté au photon, le gluino adapté au gluon, et plusieurs autres. Même les particules subatomiques bien connues auraient des partenaires de supersymétrie, comme l’électron, qui aurait un sélectron comme superpartenaire.