Uno de los experimentos en el CERN ha observado que los mesones D cambian entre la materia y la antimateria.
La antimateria es idéntica a la materia normal pero con carga opuesta, spin y otros números cuánticos. Los mesones son un tipo de partícula formada por un quark y un antiquark. Los Quarks son las partículas que forman los protones y neutrones que se encuentran en los núcleos atómicos, y vienen en seis ‘sabores’, conocidos como ‘arriba’, ‘abajo’, ‘extraño’, ‘encanto’, ‘fondo’ y ‘parte superior’.
Los mesones D en el experimento CERN están formados por un quark de encanto y un antiquark de encanto. Los físicos han sido testigos de los mesones D oscilando entre ser una partícula normal y una antipartícula, un proceso que previamente se ha observado en los mesones K (compuestos de un quark extraño y un antiquark arriba o abajo) y los mesones B (un antiquark inferior y cualquiera de un quark arriba, abajo, extraño o encanto). Cuando esto sucede, el quark constituyente se convierte en un antiquark y viceversa, por lo que, por ejemplo, el compañero de antimateria del mesón K está formado por un extraño antiquark y un quark ‘normal’ hacia arriba o hacia abajo.
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Pero en algunos casos este flip-flop ocurre a diferentes velocidades dependiendo de si un mesón se está transformando en un antimesón o si está sucediendo lo contrario. Los experimentos en la década de 1960 mostraron que los mesones K tienen más probabilidades de cambiar de sus antipartículas a sus partículas normales que al revés, y algunas observaciones en Fermilab hasta 2010 han sugerido que lo mismo ocurre con los mesones B.
Este es un ejemplo de lo que se conoce como violación de CP: una excepción al principio de que las leyes físicas deberían ser las mismas para una partícula que para una antipartícula con su dirección invertida. Esto puede ayudar a explicar por qué el universo parece estar hecho completamente de materia sin antimateria, excepto lo que se crea en colisiones de partículas de alta energía.
Uno esperaría que el Big Bang produzca cantidades iguales de materia y antimateria, y, dado que los dos se aniquilan entre sí por contacto, esto debería haber llevado a un universo sin partículas, lleno solo de radiación.
Este problema puede resolverse si existe algún proceso que favorezca la materia sobre la antimateria, lo que lleva al exceso que vemos hoy.
Otra posible explicación de la aparente asimetría de bariones es que hay regiones del universo en las que la materia es dominante, y otras regiones del universo en las que la antimateria es dominante, y estas están ampliamente separadas. El problema se convierte en un problema de separación de materia / antimateria, en lugar de un problema de desequilibrio de creación. Los átomos de antimateria aparecerían desde una distancia indistinguible de los átomos de materia, ya que tanto la materia como los átomos de antimateria producirían luz (fotones) de la misma manera. Solo en el límite entre una región dominada por la materia y una región dominada por la antimateria podría detectarse la presencia de la antimateria, ya que solo se produciría la aniquilación de la materia / antimateria (y la posterior producción de radiación gamma). Lo fácil que sería detectar ese límite dependería de su distancia y de la densidad de la materia y la antimateria a lo largo de él. Presumiblemente, tal límite estaría (casi por necesidad) en el espacio intergaláctico profundo, y la densidad de la materia en el espacio intergaláctico está razonablemente bien establecida en aproximadamente un átomo por metro cúbico.
Suponiendo que esta sea la densidad típica de la materia y la antimateria cerca de un límite, la luminosidad de los rayos gamma de la zona de interacción del límite se calcula fácilmente. Aproximadamente 30 años de investigación científica han establecido límites sobre cuán lejos, como mínimo, tendría que estar dicha zona de interacción de límites, ya que no se han detectado tales zonas. Por lo tanto, ahora se considera muy poco probable que cualquier región dentro del universo observable esté dominada por la antimateria.
Las explicaciones alternativas también incluyen la sugerencia de que la antimateria también exhibe repulsión gravitacional, lo que mantendría separadas esas regiones.
