Moshe Rozali, um físico da Universidade de British Columbia, explica.

Estes números parecem ser destacados na busca de uma teoria fundamental da matéria. Quanto mais se sonda a estrutura fundamental da matéria, mais simples as coisas parecem tornar-se. Ao desenvolver novas teorias que podem abranger as actuais, os cientistas procuram mais simplicidade sob a forma de simetria. Além de ser elegante, a simetria é útil para restringir o número de modelos concorrentes. Quanto maior for a simetria, menos modelos que se encaixam nessa simetria existem.

Uma simetria útil é chamada de super-simetria, que conecta a matéria na forma de fúmions com portadores de força na forma de bósons. Esta é uma elegante simetria que relaciona aspectos aparentemente diferentes do nosso universo. Embora esta simetria ainda seja teórica, o Grande Colisor de Hadrões, programado para começar a funcionar até ao final da década, irá procurá-la experimentalmente. Férmions e bósons diferem pela propriedade conhecida como spin. Em unidades quânticas, os férmions carregam spin meio-inteiro, enquanto os bósons têm spin inteiro. A super-simetria relaciona o spin de partículas que diferem pela metade. Por exemplo, o elétron, que tem spin, é considerado como tendo um parceiro chamado selectron, que tem spin 0; neste sentido, o elétron e o selectron são imagens espelhadas. Todas as suas propriedades estão relacionadas entre si pela simetria. Assim, também o bóson e o fermion podem ser relacionados nesta simetria.

Mas pode haver mais de uma super-simetria, assim como há mais de uma maneira de posicionar um espelho. Uma única supersimetria conecta um bóson a um fúmion. Se existem outras simetrias, elas conectam mais bósons e fúmions e assim unificam mais aspectos do nosso universo. Por exemplo, com uma supersimetria adicional, o elétron e o seletron teriam parceiros adicionais de spin 0 e 1. A simetria também restringiria a forma na qual esses parceiros podem interagir entre si.

Ultimamente, porém, demasiada simetria simplifica a teoria ao ponto de ser trivial. Todas as partículas são incapazes de interagir umas com as outras ou com os nossos dispositivos de medição. Isto certamente não é uma coisa boa para um teórico construir, então o objetivo é obter a maior quantidade de simetria que ainda permite uma física interessante.

Um guia nesta busca é um teorema elaborado pelos físicos Steven Weinberg e Edward Witten, que prova que teorias contendo partículas com spin superior a 2 são triviais. Lembre-se que cada super-simetria muda o spin pela metade. Se queremos que o spin esteja entre -2 e 2, não podemos ter mais do que oito super-simetrias. A teoria resultante contém um bóson spin-2, que é exatamente o necessário para transmitir a força da gravitação e assim unir todas as interações físicas em uma única teoria. Esta teoria – chamada de supergravidade N=8 – é a teoria maximamente simétrica possível em quatro dimensões e tem sido um tema de intensa pesquisa desde os anos 80.

Outro tipo de simetria ocorre quando um objeto permanece o mesmo apesar de ser girado no espaço. Como não há uma direção preferencial no espaço vazio, as rotações em três dimensões são simétricas. Suponha que o universo tenha algumas dimensões extras. Isso levaria a simetrias extras porque haveria mais maneiras de girar um objeto nesse espaço estendido do que no nosso espaço tridimensional. Dois objetos que parecem diferentes do nosso ponto de vista nas três dimensões visíveis poderiam ser na verdade o mesmo objeto, girado em graus diferentes no espaço tridimensional superior. Portanto, todas as propriedades destes objetos aparentemente diferentes estarão relacionadas entre si; mais uma vez, a simplicidade estaria subjacente à complexidade do nosso mundo.

Estes dois tipos de simetria parecem muito diferentes, mas as teorias modernas tratam-nos como dois lados da mesma moeda. As rotações num espaço de maior dimensão podem transformar uma super-simetria em outra. Assim, o limite do número de super-simetrias coloca um limite no número de dimensões extras. O limite acaba sendo de 6 ou 7 dimensões além das quatro dimensões de comprimento, largura, altura e tempo, ambas possibilidades dando origem a exatamente oito super-simetrias (a teoria M é uma proposta para unificar ainda mais os dois casos). Qualquer outra dimensão resultaria em demasiada super-simetria e uma estrutura teórica demasiado simples para explicar a complexidade do mundo natural.