Moshe Rozali, fizician la Universitatea din British Columbia, explică.

Aceste numere par să fie singularizate în căutarea unei teorii fundamentale a materiei. Cu cât sondezi mai mult structura fundamentală a materiei, cu atât lucrurile par să devină mai simple. În dezvoltarea unor noi teorii care să le poată îngloba pe cele actuale, oamenii de știință caută mai multă simplitate sub formă de simetrie. Pe lângă faptul că este elegantă, simetria este utilă în limitarea numărului de modele concurente. Cu cât există mai multă simetrie, cu atât mai puține modele care se potrivesc cu acea simetrie există.

O astfel de simetrie utilă se numește supersimetrie, care conectează materia sub formă de fermioni cu purtătorii de forță sub formă de bosoni. Aceasta este o simetrie elegantă care leagă aspecte aparent diferite ale universului nostru. Deși această simetrie este încă teoretică, Large Hadron Collider, programat să intre în funcțiune până la sfârșitul deceniului, o va căuta în mod experimental. Fermionii și bosonii se deosebesc prin proprietatea cunoscută sub numele de spin. În unitățile cuantice, fermionii au un spin semiîntreg, în timp ce bosonii au un spin întreg. Supersimetria pune în relație spinul particulelor care diferă cu o jumătate. De exemplu, se consideră că electronul, care are spin , are un partener numit selectron, care are spin 0; în acest sens, electronul și selectronul sunt imagini în oglindă. Toate proprietățile lor sunt legate între ele prin simetrie. La fel și bosonul și fermionul pot fi legate prin această simetrie.

Dar poate exista mai mult de o supersimetrie, așa cum există mai multe moduri de a poziționa o oglindă. O singură supersimetrie leagă un boson de un fermion. Dacă există și alte astfel de simetrii, acestea conectează mai mulți bosoni și fermioni și astfel unifică mai multe aspecte ale universului nostru. De exemplu, cu o supersimetrie suplimentară, electronul și selectronul ar avea parteneri suplimentari de spin 0 și 1. Simetria ar restricționa, de asemenea, forma în care acești parteneri pot interacționa unul cu celălalt.

În cele din urmă, însă, prea multă simetrie simplifică teoria până la punctul de a fi trivială. Toate particulele sunt incapabile să interacționeze între ele sau cu dispozitivele noastre de măsurare. Acesta nu este cu siguranță un lucru bun de construit pentru un teoretician, așa că scopul este de a obține cea mai mare cantitate de simetrie care să permită totuși o fizică interesantă.

Un ghid în această căutare este o teoremă elaborată de fizicienii Steven Weinberg și Edward Witten, care demonstrează că teoriile care conțin particule cu spin mai mare de 2 sunt triviale. Rețineți că fiecare supersimetrie modifică spinul cu o jumătate. Dacă dorim ca spinul să fie între -2 și 2, nu putem avea mai mult de opt supersimetrii. Teoria rezultată conține un boson de spin 2, care este exact ceea ce este necesar pentru a transmite forța de gravitație și, astfel, pentru a unifica toate interacțiunile fizice într-o singură teorie. Această teorie – numită supergravitație N=8 – este teoria maxim simetrică posibilă în patru dimensiuni și a fost un subiect de cercetare intensă încă din anii 1980.

Un alt tip de simetrie apare atunci când un obiect rămâne același în ciuda faptului că este rotit în spațiu. Deoarece nu există o direcție preferată în spațiul gol, rotațiile în trei dimensiuni sunt simetrice. Să presupunem că universul ar avea câteva dimensiuni suplimentare. Acest lucru ar duce la simetrii suplimentare, deoarece ar exista mai multe moduri de a roti un obiect în acest spațiu extins decât în spațiul nostru tridimensional. Două obiecte care par diferite din punctul nostru de vedere în cele trei dimensiuni vizibile ar putea fi, de fapt, același obiect, rotit în grade diferite în spațiul cu dimensiuni superioare. Prin urmare, toate proprietățile acestor obiecte aparent diferite vor fi legate între ele; încă o dată, simplitatea ar sta la baza complexității lumii noastre.

Aceste două tipuri de simetrie par foarte diferite, dar teoriile moderne le tratează ca pe două fețe ale aceleiași monede. Rotațiile într-un spațiu cu dimensiuni mai mari pot transforma o supersimetrie în alta. Așadar, limita numărului de supersimetrii impune o limită a numărului de dimensiuni suplimentare. Limita se dovedește a fi de 6 sau 7 dimensiuni în plus față de cele patru dimensiuni ale lungimii, lățimii, înălțimii și timpului, ambele posibilități dând naștere la exact opt supersimetrii (teoria M este o propunere de unificare suplimentară a ambelor cazuri). Orice alte dimensiuni ar duce la prea multe supersimetrii și la o structură teoretică prea simplă pentru a explica complexitatea lumii naturale.

.