Суперсимме́три́я (от супер... и симметрия), симметрия между бозонами и фермионами, обладающими соответственно целым и полуцелым спином и подчиняющимися разным статистическим распределениям. Составляющие основу материи кварки и лептоны являются фермионами (спин ¹/₂), а переносчики взаимодействий – фотоны, глюоны и слабые векторные бозоны – являются бозонами (спин 1); к бозонам относятся также бозон Хиггса (спин 0) и гравитон (спин 2).

Как математическая конструкция суперсимметрия возникла в 1970-х гг. Все имеющиеся к тому времени симметрии не смешивали спины частиц, как и требовала релятивистская теория. Это препятствовало объединению бозонов и фермионов, а также объединению гравитации с другими видами взаимодействий. Выход был найден путём введения новых по своей природе фермионных генераторов, названных суперсимметричными генераторами, а получившаяся алгебра названа алгеброй суперсимметрии. Это потребовало развития нового математического аппарата, включающего в себя новые (т. н. грассмановы) числа, которые, в отличие от обычных, антикоммутируют, и операции с ними отличаются от операций с обычными числами. В релятивистской теории алгебра операторов суперсимметрии есть единственно возможная алгебра, которая связывает между собой состояния с разными спинами, что открывает возможность объединения всех фундаментальных взаимодействий, включая гравитацию, в рамках единой теории.

В алгебре суперсимметрии возможны представление, в котором расположены частицы с разными спинами, различающимися на ¹/₂, и большие представления, содержащие последовательность спинов. При этом каждое представление содержит одинаковое число бозонных и фермионных степеней свободы. Это означает, что фермионы и бозоны перестают быть независимыми, между ними возникает связь. В физике элементарных частиц это проявляется в том, что сила их взаимодействия оказывается одинаковой, и если существует взаимодействие фермионов, то существует такое же взаимодействие бозонов, и наоборот. При этом не обязательно, чтобы бозоны и фермионы принадлежали одному представлению. Обычно они принадлежат разным представлениям, но каждая частица имеет партнёра со спином, отличающимся на ¹/₂. Тем самым теория суперсимметрии предсказывает существование новых частиц, называемых суперпартнёрами обычных частиц.

Суперсимметрия привлекательна своей математической структурой. Например, в теории суперсимметрии происходит сокращение бесконечностей, которые присущи всем релятивистским теориям и представляют проблему, особенно в квантовой гравитации. Впервые удалось построить квантовую суперсимметричную теорию калибровочных полей со спином 1, где полностью отсутствуют бесконечности. Достигнут прогресс и в становлении теории супергравитации со спином 2.

Кроме теорий суперсимметрии с одним антикоммутирующим генератором, можно построить суперсимметричные теории с двумя и более генераторами – теории с расширенной суперсимметрией. Если ограничиться теориями с максимальным спином 1, то максимальной является теория с 4 суперсимметричными генераторами; если же допустить спины вплоть до 2, то максимальной является теория с 8 генераторами. Эти теории обладают интересными и не до конца ещё изученными математическими свойствами. Ожидается, что квантовые теории с максимально возможной суперсимметрией являются интегрируемыми теориями, т. е. допускают точное решение. Это свойство уникально для релятивистских теорий.

Введение новой симметрии и новых частиц в теорию требует экспериментального подтверждения. Прямой экспериментальной проверкой гипотезы суперсимметрии стало бы рождение новых частиц на ускорителях. Сложности, связанные с наблюдением рождения новых суперсимметричных частиц, обусловлены тем, что время их жизни чрезвычайно малó. Поэтому их идентифицируют по продуктам распада, а иногда и по целому каскаду распадов. Безусловно, возникают проблемы идентификации, ибо конечными продуктами распада являются самые обычные частицы. Подтверждения существования суперсимметричных частиц пока не получено.