Ученые считают, что с античастицами и частицами происходит процесс аннигиляции — процесс взаимодействия, в результате которого частицы превращаются в чистый свет.
Представим столкновение электрона и позитрона, которые превращаются в свет, в гамма-кванты. Самый простой способ добиться такого исхода — это ситуация, когда две частицы сталкиваются и превращаются в один гамма-квант. Тогда энергия этого гамма-кванта равняется сумме энергий электрона и позитрона. Если обе частицы будут находиться в покое, то, согласно эйнштейновской формуле, энергия покоя будет равняться массе, умноженной на квадрат скорости света. Следовательно, энергия образовавшегося фотона равнялась 2mc2. Известно, что энергия фотона пропорциональна его частоте, и наоборот. Энергия фотона равняется частоте, умноженной на постоянную Планка. Если мы знаем энергию позитрона и электрона, то мы знаем энергию и частоту фотона. Значит, мы можем попытаться его экспериментально обнаружить, зная его частоту. Это простейший процесс аннигиляции, так называемая однофотонная аннигиляция.
Существуют более сложные процессы аннигиляции. Например, переход в два фотона — двухфотонная аннигиляция. Вероятность такого процесса в сто раз меньше. Может происходить и четырехфотонная аннигиляция, но если электронов и позитронов много, то происходят множественные взаимодействия, в ходе которых рождается много фотонов. Если бы на небе сталкивались материя в виде макрообъекта и антиматерия, то происходила бы колоссальнейшая вспышка, которую мы могли бы наблюдать. В результате такой вспышки выделялась огромная энергия, потому что, согласно формуле Эйнштейна, E=mc2 для энергии покоя огромна.
Считается, что аннигиляция происходила на ранних стадиях рождения Вселенной, в результате этих процессов антиматерии осталось мало, поэтому мы живем в материи. Но в какой момент баланс между материей и антиматерией был нарушен, неизвестно.
Физик Дмитрий Казаков об антиматерии, аннигиляции и экспериментах на Большом адронном коллайдере