O Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria no universo primitivo. Mas hoje em dia, tudo o que vemos, desde as mais pequenas formas de vida na Terra até aos maiores objectos estelares, é feito quase inteiramente de matéria. Comparativamente, não há muita antimatéria a ser encontrada. Alguma coisa deve ter acontecido para fazer pender o equilíbrio. Um dos maiores desafios em física é descobrir o que aconteceu à antimatéria, ou porque vemos uma assimetria entre matéria e antimatéria.
As partículas de antimatéria partilham a mesma massa que as suas contrapartes de matéria, mas qualidades como a carga eléctrica são opostas. O positron carregado positivamente, por exemplo, é a antipartícula para o electrão carregado negativamente. As partículas de matéria e antimatéria são sempre produzidas como um par e, se entrarem em contacto, aniquilam-se umas às outras, deixando para trás energia pura. Durante as primeiras fracções de um segundo do Big Bang, o universo quente e denso estava a zumbir com os pares partículas-antipartículas a entrar e a sair da existência. Se matéria e antimatéria forem criadas e destruídas em conjunto, parece que o universo não deve conter nada mais do que restos de energia.
Não obstante, uma ínfima porção de matéria – cerca de uma partícula por bilião – conseguiu sobreviver. Isto é o que vemos hoje. Nas últimas décadas, as experiências de física de partículas mostraram que as leis da natureza não se aplicam igualmente à matéria e à antimatéria. Os físicos estão ansiosos por descobrir as razões porquê. Os investigadores têm observado transformações espontâneas entre as partículas e as suas antipartículas, ocorrendo milhões de vezes por segundo antes de estas se decomporem. Algumas entidades desconhecidas que intervêm neste processo no universo primitivo poderiam ter causado a decomposição destas partículas “oscilantes” como matéria com mais frequência do que a sua decomposição como antimatéria.
Considerar uma moeda a girar sobre uma mesa. Pode pousar sobre as suas cabeças ou caudas, mas não pode ser definida como “cabeças” ou “caudas” até parar de girar e cair para um lado. Uma moeda tem 50-50 hipóteses de pousar na sua cabeça ou na sua cauda, portanto, se um número suficiente de moedas for rodado exactamente da mesma maneira, metade deve pousar sobre cabeças e a outra metade sobre caudas. Da mesma forma, metade das partículas oscilantes no universo primitivo deveriam ter-se decomposto como matéria e a outra metade como antimatéria.
No entanto, se um tipo especial de mármore rolasse sobre uma mesa de moedas giratórias e fizesse com que cada moeda que atingisse aterrasse na sua cabeça, perturbaria todo o sistema. Haveria mais cabeças do que caudas. Da mesma forma, algum mecanismo desconhecido poderia ter interferido com as partículas oscilantes para causar a sua ligeira maioria a decomposição como matéria. Os físicos podem encontrar pistas sobre o que poderá ser este processo através do estudo das diferenças subtis no comportamento das partículas de matéria e antimatéria criadas em colisões de prótons de alta energia no Grande Colisor de Hadrões. O estudo deste desequilíbrio poderia ajudar os cientistas a pintar uma imagem mais clara da razão pela qual o nosso universo está cheio de matéria.