De opmerkelijke ontdekkingen en theorieën van natuurkundigen sinds de jaren dertig hebben aangetoond dat alle materie in het universum is gemaakt van een klein aantal basisbouwstenen die fundamentele deeltjes worden genoemd. Echter, dit is niet het volledige verhaal. Supersymmetrie is een hypothese in de hoge-energiefysica die tot doel heeft enkele hiaten op te vullen.

Hajime Moriya van het Institute of Science and Engineering aan de Kanazawa University heeft aangetoond dat voor een uitgebreide versie van een baanbrekend model in niet-relativistische supersymmetrie - het supersymmetrische fermionroostermodel van Nicolai - supersymmetrie wordt verbroken voor elke niet-nulwaarde van een bepaalde instelbare constante.

Supersymmetrie voorspelt dat twee basisklassen van fundamentele deeltjes, fermionen en bosonen, vergezellen elkaar in dezelfde voorstelling. Fermionen, zoals quarks, een halve eenheid spin hebben, wat een intrinsieke vorm van impulsmoment is, en bosonen, zoals fotonen, heb nul, een, of twee eenheden spin. 1976, Hermann Nicolai stelde het fermionroostermodel voor, die wordt gemaakt door fermionen zonder bosonen, maar supersymmetrie is nog steeds tevreden.

Het oorspronkelijke model van Nicolai werd uitgebreid door Noriaki Sannomiya et al., die aantoonde dat voor elke niet-nul instelbare constante g ∈ ℝ op eindige systemen, supersymmetrie wordt afgebroken. Echter, in de oneindig-volumelimiet, ze bevestigden dat supersymmetrie alleen kapot gaat als g> g0 ≔ 4/π. "Deze beperking op parameter g lijkt technisch te zijn, " zegt Moriya, "en de betekenis ervan in termen van fysica is onduidelijk."

Dus, Moriya beschouwde spinloze fermionen over een oneindig uitgebreid rooster en verwijderde de beperking op g in het geval van de oneindige volumelimiet. Moriya toonde aan dat voor elke niet-nul g, het uitgebreide Nicolai-model doorbreekt de supersymmetrie dynamisch. In aanvulling, van het originele Nicolai-model is aangetoond dat het een sterk gedegenereerde vacua heeft, ook wel supersymmetrische grondtoestanden genoemd. Moriya bewees ook dat voor elke niet-nul g, de energiedichtheid van elke homogene grondtoestand voor het uitgebreide Nicolai-model is strikt positief.

"Zelfs als supersymmetrie wordt verbroken voor een eindig subsysteem, het kan worden hersteld in de oneindige volumelimiet, " legt Moriya uit, "zoals geïllustreerd door een of ander supersymmetrisch kwantummechanisch model." Dus, Moriya toonde aan dat een dergelijke restauratie niet optreedt bij het verlengde Nicolai-model. "Het doorbreken van supersymmetrie wordt op een nogal modelonafhankelijke manier geverifieerd door C*-algebraïsche technieken toe te passen, die niet goed bekend lijken in de natuurkundegemeenschap, ’ voegt Moriya eraan toe.