Pesquisadores do IPhT (CEA, CNRS) e da Universidade Autônoma de Barcelona demonstraram que a gravidade — e, com ela, a supersimetria — emerge como uma necessidade lógica sempre que uma partícula massiva de spin 3/2 existe na natureza. Dois princípios são suficientes: a causalidade, o fato de que nenhum sinal pode viajar mais rápido que a luz, e a unitariedade, a exigência de que as probabilidades sejam conservadas na mecânica quântica. A estrutura da supergravidade não é assumida: ela se constrói por si mesma.

Na física fundamental, a gravidade é geralmente vista como um ingrediente que se adiciona a uma teoria. Mas será que, em vez disso, ela poderia ser determinada pela consistência interna do mundo quântico? É o que demonstra um estudo publicado no Journal of High Energy Physics .

O ponto de partida é surpreendentemente simples: uma única partícula massiva de spin 3/2. Os autores mostram que tal partícula simplesmente não pode existir isoladamente dentro de uma teoria consistente. Suas amplitudes de espalhamento crescem muito rapidamente com a energia, entrando em conflito com as desigualdades de positividade — a codificação matemática da causalidade (a velocidade da luz como um limite absoluto) e da unitariedade (a conservação das probabilidades em todo processo quântico). A teoria falha logo acima da própria massa da partícula.

Será possível salvá-lo adicionando outras partículas — escalares, bósons vetoriais? Não: todas as tentativas falham. As contribuições sistematicamente apresentam o sinal errado. Há apenas uma saída: o gráviton, a partícula da gravidade. E ele não pode se acoplar de qualquer maneira: as restrições fixam suas interações de forma única, reproduzindo exatamente a estrutura da supergravidade.

A supersimetria, portanto, não é um postulado: é uma necessidade lógica. As famosas relações entre a massa do gravitino, a massa de Planck e a escala de quebra da supersimetria emergem aqui da simples exigência de que as probabilidades sejam positivas e os efeitos se propaguem dentro do cone de luz.

Quando a partícula carrega carga elétrica, a mesma lógica exige que a carga seja medida, fixa o fator giromagnético em g = 2 e satura a Conjectura da Gravidade Fraca — resultados há muito conjecturados dentro do programa Swampland que aqui aparecem como simples corolários da positividade.