As notáveis ​​descobertas e teorias dos físicos desde a década de 1930 mostraram que toda a matéria no universo é feita de um pequeno número de blocos de construção básicos chamados de partículas fundamentais. Contudo, esta não é a história completa. A supersimetria é uma hipótese em física de alta energia que visa preencher algumas das lacunas.

Hajime Moriya, do Instituto de Ciência e Engenharia da Universidade de Kanazawa, mostrou que, para uma versão estendida de um modelo pioneiro em supersimetria não relativística, o modelo de rede de férmions supersimétricos de Nicolai, a supersimetria é quebrada para qualquer valor diferente de zero de uma constante ajustável particular.

A supersimetria prevê que duas classes básicas de partículas fundamentais, férmions e bósons, acompanham-se na mesma representação. Fermions, como quarks, tem meia unidade de giro, que é uma forma intrínseca de momento angular, e bósons, como fótons, tem zero, 1, ou duas unidades de spin. Em 1976, Hermann Nicolai propôs o modelo de rede de férmions, que é feito por férmions sem bósons, mas a supersimetria ainda está satisfeita.

O modelo original de Nicolai foi estendido por Noriaki Sannomiya et al., que mostrou que, para qualquer constante ajustável diferente de zero g ∈ ℝ em sistemas finitos, a supersimetria se desfaz. Contudo, no limite do volume infinito, eles verificaram que a supersimetria quebra apenas quando g> g0 ≔ 4 / π. "Esta restrição no parâmetro g parece ser técnica, "diz Moriya, "e seu significado em termos de física não é claro."

Então, Moriya considerou férmions sem spin em uma rede infinitamente estendida e removeu a restrição em g no caso do limite de volume infinito. Moriya mostrou que para qualquer g diferente de zero, o modelo estendido de Nicolai quebra a supersimetria dinamicamente. Além disso, o modelo original de Nicolai demonstrou ter vácuo altamente degenerado, também conhecido como estados básicos supersimétricos. Moriya também provou que para qualquer g diferente de zero, a densidade de energia de qualquer estado fundamental homogêneo para o modelo estendido de Nicolai é estritamente positiva.

"Mesmo que a supersimetria seja quebrada para qualquer subsistema finito, pode ser restaurado no limite de volume infinito, "explica Moriya, "como exemplificado por algum modelo de mecânica quântica de supersimetria." Então, Moriya mostrou que tal restauração não ocorre no modelo estendido de Nicolai. "A quebra da supersimetria é verificada de uma maneira bastante independente do modelo aplicando técnicas C * -algébricas, que não parecem muito conhecidos na comunidade da física, "acrescenta Moriya.