antimaterie

Antimaterie er materie bygd opp av antipartikler. Et isolert system av antimaterie vil oppføre seg på samme måte som et tilsvarende system av materie. En har reist spørsmål om det eksisterer for eksempel stjerner eller større samlinger med antimaterie i universet, men det finns ingen observasjoner som tyder på at dette.

Antipartikler er hittil bare sett i kosmisk stråling eller framkalt kunstig i et laboratorium. I 2002 klarte en ved CERN også å framstille ca. 50 000 antihydrogen-atomer. I et slikt atom vil et positron være bundet til et antiproton slik som et elektron er bundet til et proton i vanlig hydrogen.

En mikroskopisk brøkdel av et sekund etter big bang bestod universet sannsynligvis av frie elementærpartikler (leptoner, kvarker) ved ekstremt høg temperatur. I dette universet var det (nesten) like mye antimaterie som materie, men antimaterien annihilerte etter hvert med tilsvarende materie (se annihilasjon og kosmologi). At vi i dag bare observerer materie, kunne a priori skyldes et lite overskudd av materie ved big bang.

Men det er mest vanlig å forestille seg som Andrej Sakharov foreslo i 1967, at overskuddet av materie skyldes en liten partikkel–antipartikkel asymmetri i vekselvirkningene mellom elementærpartiklene, kombinert med en termodynamisk ustabilitet i det tidlige universet. En slik type asymmetri ble i 1964 påvist på en svært indirekte måte av Val Logsdon Fitch, James Watson Cronin og deres samarbeidspartnere. I laboratoriet studerte de desintegrasjoner av nøytrale K-meson, og fant et lite brudd på kombinert speilings- og ladningssymmetri. I 2001 ble det også påvist brudd på CP-symmetri ved henfall av B-mesoner (ved SLAC og Fermilab i USA og ved KEK i Japan).