La supersymétrie

La SUperSYmétrie (SUSY) est l'un des scénarios les mieux motivés pour la physique au-delà du modèle standard se basant sur une symétrie entre les fermions et les bosons. Chaque particule du modèle standard a un partenaire supersymétrique dont le spin diffère de 1/2 unité par rapport à celui de son partenaire (tableau ).

Table: Les partenaires SUSY des particules du modèle standard.

Particules MS	Particules SUSY	exemples d'états physiques
quarks	squarks	$\tilde{u}$, $\tilde{d}$, $\tilde{c}$, $\tilde{s}$, $\tilde{t}$, $\tilde{b}$
leptons	sleptons	$\tilde{e}$, $\tilde{\mu}$, ...
gluons	gluinos	$\tilde{g}$
Bosons $W$	winos	mélanges en deux charginos
Bosons de Higgs chargés	Higgsinos chargés	$\chi^{\pm}_{1,2}$
Boson $Z$	zino	mélanges en quatre neutralinos
photon	photino	$\chi^{0}_{1,2,3,4}$
Bosons de Higgs neutres	Higgsinos neutres

De plus, SUSY permet d'expliquer la hiérarchie des masses ou l'unification des forces fondamentales à une echelle de $10^{16}$ GeV (figure ), ce que le modèle standard ne peut faire.

Figure: Evolution des constantes de couplage des trois interactions fondamentales : l'interation électromagnétique ($\alpha_1^{-1}$), l'interation nucléaire faible ($\alpha_2^{-1}$), l'interation nucléaire forte ($\alpha_3^{-1}$) pour le modèle standard (à gauche) et pour SUSY (à droite).

L'extension minimale supersymétrique du modèle standard (MSSM) est le modèle théorique introduisant le minimum de nouvelles particules et possède 124 paramètres indépendants dont 19 provenant du modèle standard. Le MSSM prédit l'existence de cinq bosons de Higgs ($h$, $H$, $A$, $H^+$, $H^-$).

La masse de ces particules supersymétriques n'est pas prédite, néanmoins les charginos et les neutralinos devraient être plus légers que les squarks et les gluinos. La particule supersymétrique la plus légère (LSP : Lightest Supersymetric Particle), identifiée dans la plupart des modèles comme le neutralino le plus léger $\chi^1_0$, est stable et non détectable directement. Cette particule ne peut donc être détectée que par la mesure de l'énergie transverse manquante (comme pour le neutrino).

Aucune évidence expérimentale de SUSY n'a été observée jusqu'à présent. Mais comme SUSY à basse énergie prévoit un spectre complet de nouvelles particules ayant des masses de l'ordre de 1 TeV ou inférieures, le LHC pourrait être capable de valider ou d'exclure cette classe de théories.