Partikula guztiek beren antipartikula dutela diote fisikaren gaur egungo teoriek. Antipartikulak partikularen masa bera du, baina karga elektrikoa eta hainbat propietate mikroskopiko aurkakoak dira. Adibidez, positroia, elektroiaren antipartikula, elektroiaren masa berekoa da, baina karga elektriko positiboa du. Dena dela, elkarrekintzen aurrean antipartikulak partikularen moduan jokatzen duela pentsatzen dute. Hau da, antipartikula indar grabitatorioa eta elektromagnetikoa sortzeko eta jasotzeko gai dela uste dute. Antimateria, berez, antipartikulaz osatuta dagoena da. Gizakiak orain arte sortutako antimateriarik konplexuena antihidrogenoa da, eta antiprotoi batez eta positroi batez osaturik dago.

Antimateriaren historia positroiaren aurkikuntza teorikoarekin hasi zen. 1928an, elektroiaren ekuazio kuantiko erlatibista ikertzen ari zela, energia positibodun eta negatibodun ebazpena lortu zuen Paul Adrien Maurice Diracek (1902-1984). Energia positiboko ebazpena elektroiari esleitu zion; alabaina, zeinu negatibokoa ezagutzen ez zuen partikula berri batena zen. Elektroiaren ekuazioaren azterketagatik Nobel saria jaso zuen Diracek 1933an.

Handik gutxira, 1932an, Carl David Andersonek (1905-1991) Wilsonen laino-ganbera bat prestatu zuen Caltechen, izpi kosmikoen eta materiaren arteko elkarrekintza aztertzeko. Ateratako 1.300 argazkietatik 15etan, karga positiboko partikula ezezagun baten aztarnak aurkitu zituen. Partikula ezezagunak protoiaren karga elektrikoa zuen, baina protoia baino askoz arinagoa zen. Partikula berriari positroi izena eman zion Andersonek. Positroiaren behaketa zela eta, 1936ko Fisikako Nobel saria eskuratu zuen.

Andersonen jatorrizko argazkietako bat. Erdian, berunezko 6 mm-ko xafla bat dago. Positroia azpitik dator, eta, xafla zeharkatzean, eremu magnetikoak sortutako kurbadura-erradioa txikitu egiten da, energia-galeragatik

Antipartikulen behaketak

Partikula bat eta haren antipartikula elkartzean, deuseztatu egiten dira, eta energia handiko fotoiak (gamma izpiak) edo partikula-antipartikula bikote berriak sortzen dira. Prozesuan askatutako energia sisteman galtzen den masaren araberakoa da, eta E = m c2 formula ezagunarekin kalkulatzen da. Esaterako, elektroia eta positroia deuseztatzean, 511 keV-eko energiako bi fotoi askatzen dira normalean, norabide berean eta aurkako noranzkoetan.

Positroi eta elektroi baten deuseztapena

Antimateria deuseztatzean askoz energia gehiago askatzen da erreakzio kimiko batean, fusioan edo fisioan baino. Azken finean, materia eta antimateria desagertzean, masaren % 100 bihurtzen da energia. Fusioan zein fisioan, aldiz, energia bihurtzen den masaren portzentajea (erreakzioaren araberakoa) oso txikia da. Adibidez, kilogramo bat gasolina erretzeak gehienez 4,7 × 107 J sortzen du. Fisioaren edo fusioaren ohiko erreakzioetan, 1014 J inguru askatzen da erregai nuklearraren kilogramo bakoitzeko. Antimateria eta materia kilogramo bana deuseztatzean, berriz, 1,8 × 1017 J askatzen da. Horregatik, antimateria propultsatzaile edo leherkari modura erabiltzen duten tresnak sortzea mundu osoko armaden helburua da, eta horretan dihardute.

Antimateria hainbat eratan sortzen da. Energia handiko fotoi batek partikula-antipartikula bikote bat sor dezake, bikotearen pausaguneko energia baino energia handiagoa baldin badu. Partikula-azeleragailuetan, horretaz eta beste erreakzio nuklearrez baliatzen dira antimateria sortzeko. Bestalde, partikula-azeleragailuetan ekoiztutako hainbat material erradioaktibok, hala nola Na22 isotopoak, positroiak igortzen dituzte desintegratzean. Unibertsoan, aldiz, antimateria berez sortzen da energia handiko prozesuetan. Esate baterako, izpi kosmikoek antimateria pixka bat sortzen dute Lurraren eguratsean sartzean, baina berehala desagertzen da inguruko materiarekin.

Unibertsoaren sorreran, materia- eta antimateria-kantitate berdinak sortu zirela uste dute fisikariek. Gure galaxiaren nukleoan eta unibertsoaren hainbat lekutan, antimateria deuseztatzearen aztarnak aurkitu dira. Hala ere, ikusten dugun unibertsoa gehienbat materiaz osaturik dago. Materiaren eta antimateriaren arteko asimetria horrek ez du orain arte azalpen egokirik eduki, eta gaur egungo fisikaren arazoetako bat da.

Antimateriarekin energia-dentsitatea beste erregaiekin baino askoz handiagoa denez, izarren arteko bidaietarako egokia izan daitekeela uste dute. Dena dela, gaur egun tresneria ikaragarria behar da antimateria sortzeko, eta, horregatik, oso garestia da. Gainera, oso gutxi sortzen da, eta denbora luzean biltegiratzeko arazoak dituzte. Gaur egun antimateria deuseztatu gabe mantentzeko tranpak erabiltzen dira: gordailu batean hutsa eginez eta eremu elektriko eta magnetikoen konbinazio baten bidez eraikitzen dira tranpa horiek, baina antimateriak segundo gutxi batzuk besterik ez du irauten.

Gaur egun, osasun-azterketak egiteko ere erabiltzen dira antipartikulak. Positroi-igorpenaren bidezko tomografian (PET, ingelesez), positroiak igortzen dituzten isotopo erradioaktiboak erabiltzen dira. Isotopoa konposatu kimiko jakin batean txertatzen da, eta, gero, giza gorputzean sartzen da. Behin gorputzean dagoela, konposatu kimikoak jokabide normala du. Baina, bat-batean positroi bat igorri eta hura deuseztatzetik lortutako informazioari esker, gorputzaren funtzionamendua azter daiteke dinamikoki.