Supersimetría

Supersimetría (SUSY) es una simetría propuesta de la naturaleza que empareja cada fermión (una partícula de materia con espín medio entero) con un bosón (una partícula de tipo fuerza con espín entero), y viceversa. Es la extensión más estudiada del Modelo Estándar, atractiva porque una sola idea abordaría varios de los enigmas más profundos del modelo a la vez. A pesar de décadas de búsquedas, todavía no se ha encontrado ninguna superpareja.

Supercompañeros

SUSY duplica el contenido de partículas. Cada fermión gana un compañero bosónico nombrado con un prefijo "s-" (el electrón → selectrón, el quark → squark), y cada bosón gana un compañero fermiónico nombrado con un sufijo "-ino" (el fotón → fotino, el gluón → gluino, el Higgs → HiggsinoLos socios difieren en giro exactamente en ½. Si la simetría fuera exacta, cada supercompañero tendría la misma masa que su gemelo, lo cual se descarta experimentalmente, por lo que SUSY debe ser roto espontáneamente, empujando a los supercompañeros a masas más altas, aún no observadas.

El problema de la jerarquía

La motivación más fuerte de SUSY es el problema de jerarquía. En el modelo estándar, las correcciones cuánticas a la masa del bosón de Higgs son enormes, llevándolo ingenuamente hacia la escala de Planck, unos 10¹⁷ veces más pesado que su valor medido de 125 GeV. Mantenerlo ligero requiere una cancelación extraordinaria e inexplicable. La supersimetría proporciona esa cancelación automáticamente: la corrección de cada partícula se cancela mediante una corrección igual y opuesta de su supercompañera, porque los bosones y fermiones entran en el cálculo con signos opuestos. Esta estabilización natural es la razón por la que SUSY fue, durante décadas, la ruta preferida más allá del modelo estándar.

Materia oscura y unificación

SUSY ofrece dos bonificaciones más. En muchas versiones, el supercompañero más ligero, a menudo el neutralino - es estable, eléctricamente neutro e interactúa débilmente, lo que lo convierte en un excelente candidato para materia oscura. Y cuando las intensidades de las fuerzas electromagnética, débil y fuerte se extrapolan a alta energía, agregar supercompañeros hace que los tres acoplamientos se encuentren casi exactamente en un punto, insinuando una gran unificación que el Modelo Estándar por sí solo pasa por alto por poco.

El estado experimental

El Gran Colisionador de Hadrones ha buscado intensivamente supercompañeros y no ha encontrado ninguno, elevando los límites de masa inferiores de los squarks y gluinos por encima de aproximadamente 1 a 2 TeV. Estos resultados nulos ponen a prueba el argumento de la "naturalidad": cuanto más pesados ​​deben ser los supercompañeros, menos eficazmente resuelven el problema de la jerarquía. Por lo tanto, no se descarta la supersimetría (su forma quebrada permite una amplia gama de masas), pero sus versiones más simples y naturales ahora están desfavorecidas, y el campo está debatiendo activamente si la idea sobrevive de alguna forma o debe dejarse de lado.