Supersimetria

Supersimetria (SUSY) é uma proposta de simetria da natureza que emparelha todos férmion (uma partícula de matéria com spin semi-inteiro) com um bóson (uma partícula do tipo força com spin inteiro) e vice-versa. É a extensão mais estudada do Modelo Padrão, atraente porque uma única ideia resolveria vários dos enigmas mais profundos do modelo ao mesmo tempo. Apesar de décadas de buscas, nenhum superparceiro foi encontrado ainda.

Superparceiros

SUSY duplica o conteúdo de partículas. Cada férmion ganha um parceiro bosônico nomeado com um prefixo "s-" (o elétron → seletron, o quark → squark), e cada bóson ganha um parceiro fermiônico nomeado com um sufixo "-ino" (o fóton → photino, o glúon → gluino, o Higgs → Higgsino). Os parceiros diferem em rotação em exatamente ½. Se a simetria fosse exata, cada superparceiro teria a mesma massa que seu gêmeo - o que é descartado experimentalmente, então SUSY deve ser quebrado espontaneamente, empurrando os superparceiros para massas mais elevadas, ainda não observadas.

O problema da hierarquia

A motivação mais forte da SUSY é o problema de hierarquia. No Modelo Padrão, as correções quânticas para a massa do bóson de Higgs são enormes – ingenuamente elevando-o em direção à escala de Planck, cerca de 10¹⁷ vezes mais pesado que seu valor medido de 125 GeV. Manter a luz exige um cancelamento extraordinário e inexplicável. A supersimetria fornece esse cancelamento automaticamente: a correção de cada partícula é cancelada por uma correção igual e oposta de seu superparceiro, porque bósons e férmions entram no cálculo com sinais opostos. Esta estabilização natural é a razão pela qual o SUSY foi, durante décadas, o caminho preferido para além do Modelo Padrão.

Matéria escura e unificação

SUSY oferece mais dois bônus. Em muitas versões, o superparceiro mais leve — geralmente o neutralino — é estável, eletricamente neutro e de interação fraca, o que o torna um excelente candidato para matéria escura. E quando as forças das forças eletromagnética, fraca e forte são extrapoladas para alta energia, a adição de superparceiros faz com que os três acoplamentos se encontrem quase exatamente em um ponto, sugerindo uma grande unificação que o Modelo Padrão por si só perde por pouco.

O estado experimental

O Large Hadron Collider procurou intensamente por superparceiros e não encontrou nenhum, empurrando os limites de massa inferiores para squarks e gluinos acima de aproximadamente 1–2 TeV. Estes resultados nulos forçam o argumento da “naturalidade”: quanto mais pesados ​​devem ser os superparceiros, menos eficazmente resolvem o problema da hierarquia. A supersimetria não está, portanto, excluída - a sua forma quebrada permite uma vasta gama de massas - mas as suas versões mais simples e naturais são agora desfavorecidas, e o campo está a debater activamente se a ideia sobrevive de alguma forma ou deve ser posta de lado.