El Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria en el universo primitivo. Pero hoy en día, todo lo que vemos, desde las formas de vida más pequeñas de la Tierra hasta los objetos estelares más grandes, está hecho casi por completo de materia. En comparación, no hay mucha antimateria. Algo tuvo que ocurrir para inclinar la balanza. Uno de los mayores retos de la física es averiguar qué pasó con la antimateria, o por qué vemos una asimetría entre materia y antimateria.
Las partículas de antimateria comparten la misma masa que sus homólogas de materia, pero cualidades como la carga eléctrica son opuestas. El positrón con carga positiva, por ejemplo, es la antipartícula del electrón con carga negativa. Las partículas de materia y antimateria se producen siempre en pareja y, si entran en contacto, se aniquilan mutuamente, dejando tras de sí energía pura. Durante las primeras fracciones de segundo del Big Bang, el universo caliente y denso bullía con pares de partículas y antimateria que entraban y salían de la existencia. Si la materia y la antimateria se crean y se destruyen juntas, parece que el universo no debería contener más que energía sobrante.
Sin embargo, una minúscula porción de materia -alrededor de una partícula por cada mil millones- logró sobrevivir. Esto es lo que vemos hoy en día. En las últimas décadas, los experimentos de física de partículas han demostrado que las leyes de la naturaleza no se aplican por igual a la materia y a la antimateria. Los físicos se afanan en descubrir las razones. Los investigadores han observado transformaciones espontáneas entre las partículas y sus antipartículas, que se producen millones de veces por segundo antes de que decaigan. Alguna entidad desconocida que interviniera en este proceso en el universo primitivo podría haber provocado que estas partículas «oscilantes» se desintegraran como materia con más frecuencia que como antimateria.
Considere una moneda que gira sobre una mesa. Puede caer en la cara o en la cruz, pero no se puede definir como «cara» o «cruz» hasta que deja de girar y cae hacia un lado. Una moneda tiene una probabilidad del 50% de caer en la cara o en la cola, por lo que si se hacen girar suficientes monedas exactamente de la misma manera, la mitad debería caer en la cara y la otra mitad en la cruz. Del mismo modo, la mitad de las partículas oscilantes en el universo primitivo deberían haberse descompuesto como materia y la otra mitad como antimateria.
Sin embargo, si un tipo especial de canica rodara por una mesa de monedas giratorias y provocara que cada moneda que golpeara cayera en la cara, alteraría todo el sistema. Habría más caras que colas. Del mismo modo, algún mecanismo desconocido podría haber interferido con las partículas oscilantes para hacer que una ligera mayoría de ellas se descomponga como materia. Los físicos podrían encontrar pistas sobre cuál podría ser este proceso estudiando las sutiles diferencias en el comportamiento de las partículas de materia y antimateria creadas en las colisiones de protones de alta energía en el Gran Colisionador de Hadrones. El estudio de este desequilibrio podría ayudar a los científicos a esbozar una imagen más clara de por qué nuestro universo está lleno de materia.