Современная физическая наука теоретически допускает существование экзотического вещества со свойствами, совпадающими со свойствами обычного вещества, но частицы, составляющие это вещество должны иметь обратные электрические заряды. На (Рис4.a) представлена схема строения дейтрона, а на (Рис.4.b) антидейтрона. Такое вещество получило название антивещества. Считается, что при встрече вещества с антивеществом они должны аннигилировать с образованием высокоэнергетических фотонов или пары частиц – античастиц.
Первым кто сделал вывод о существовании античастиц, был английский физик Поль Дирак, на основании выведенного им уравнения, описывающего поведение электрона на скоростях близких к скорости света. При этом оказалось, что для каждого значения импульса (p) электрона имеется два решения с различными значениями полной энергии (E) электрона.
Это означало, что у отрицательно заряженного электрона имеет право на существование с такой же массой положительно заряженный двойник. Так был предсказан положительно заряженный аналог электрона позитрон, экспериментально обнаруженный впоследствии в космических лучах американским физиком К. Андерсоном. Измерения его параметров показали, что он имеет тождественную электрону массу, одинаковый спин, но противоположные электрический заряд и магнитный момент. Ядра антивещества также синтезируются учеными на ускорителях. Так в 1974 году группой под руководством Прокошкина на серпуховском ускорителе протонов были получены ядра антитрития и ангтигелия.
В настоящее время экспериментально обнаружены античастицы большинства известных частиц. Античастицы имеют такую же массу, спин и время жизни, как и частицы, но у них противоположные знаки электрических зарядов, магнитных моментов, барионных и лептонных зарядов. Однако среди них имеются, так называемые, истинно нейтральные частицы, у которых все характеристики совпадают. К ним относятся фотон (γ – квант) и π>0 – мезон. По современным представлениям характерной особенностью поведения пар частица-античастица является тот факт, что при столкновении они аннигилируют. Процессы аннигиляции идут с сохранением энергии, импульса, электрического и других зарядов, Так, при столкновении пары электрон-позитрон низких энергий (e>-, e>+), при нулевом спине (J = 0) испускается, вследствие закона сохранения зарядовой четности, четные числа γ – квантов (практически два фотона). При средних энергиях сталкивающихся частиц происходит взаимопревращение пар частиц в более легкие частицы, а при столкновении высокоэнергичных частиц, легкие частицы могут аннигилировать с образованием более тяжелых частиц.