International Physics Masterclasses

Υπερσυμμετρία

Μία βασική ιδιότητα της υπερσυμμετρίας (supersymmetry, SUSY) είναι ότι ενοποιεί τα σωματίδια ύλης (τα φερμιόνια) με τα σωματίδια φορείς των δυνάμεων και το higgs (τα μποζόνια). Ουσιαστικά, για κάθε σωματίδιο του Καθιερωμένου Προτύπου (ΚΠ) προβλέπεται ένας υπερσυμμετρικός σύντροφος. Το ζευγάρι σωματίδιο-υπερσυμμετρικός σύντροφος έχουν τις ίδιες θεμελιώδεις ιδιότητες, εκτός από αυτήν του σπιν που διαφέρει κατά 1/2 και της μάζας. Το τελευταίο το συμπεραίνουμε διότι ο υπερσυμμετρικός σύντροφος του ηλεκτρονίου και των άλλων σωματιδίων του ΚΠ δεν έχουν ακόμα παρατηρηθεί και επομένως θα πρέπει να έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα από τα αντίστοιχα σωματίδια.

Σύμφωνα με τις σημερινές αντιλήψεις, η υπερσυμμετρία αποτελεί το βασικό εργαλείο στο ερώτημα ενοποίησης των θεμελιωδών δυνάμεων. Οι μεγαλοενοποιημένες θεωρίες (Grand Unified Theories, GUT), οι οποίες περιγράφουν λεπτόνια και κουάρκ με ένα κοινό τρόπο, φαίνεται ότι απαιτούν την έννοια της υπερσυμμετρίας για να επιτύχουν ενοποιημένη περιγραφή (αυτό που καλείται ενοποίηση) της ηλεκτρομαγνητικής, της ισχυρής και της ασθενούς δύναμης. Αυτή η ενοποίηση αναμένεται να επιτυγχάνεται σε απίστευτη μεγάλη ενέργεια, της τάξης των 1016 γίγα-ηλεκτρονιοβόλτ (GeV). Η υπερσυμμετρία είναι αναγκαίο τμήμα και στην θεωρία των χορδών (υπερσυμμετρική θεωρία χορδών) για την επίτευξη της υπέρ-ενοποίησης όλων των θεμελιωδών δυνάμεων, συμπεριλαμβανόμενης και της βαρύτητας.

Η υπερσυμμετρία προτείνει πιθανά υποψήφια σωματίδια για την σκοτεινή ύλη που παρατηρείται στο Σύμπαν. Τέτοιο ρόλο μπορεί να παίξει το ελαφρύτερο υπερσυμμετρικό σωματίδιο (Lightest Supersymmetric Particle, LSP), που μπορεί να είναι ο υπερσυμμετρικός σύντροφος του φωτονίου ή του βαρυτονίου ή ακόμα κάποιος συνδυασμός των ηλεκτρικά ουδέτερων υπερσυμμετρικών σωματιδίων.