Para cada partícula, existe una antipartícula asociada, con la misma masa pero con cargas eléctrica, débil y fuerte opuestas. Lo mismo ocurre con el espín. Se pueden producir pares partícula-antipartícula a partir de bosones neutros (fotones, Z0, bosón de Higgs,...). También se producen antipartículas en algunas reacciones nucleares y en los rayos cósmicos. Cuando una partícula colisiona con su antipartícula ambas se aniquilan produciendo energía que normalmente se condensa en la forma de fotones. Este proceso recibe el nombre de aniquilación de pares.
La existencia de antipartículas fue predicha por Dirac, unos años antes de que se encontrara la primera de ellas: el positrón. La idea surge cuando, al resolver su famosa ecuación cuántico-relativista, aparecen estados de energía negativa, los cuales no pueden ser descartados a priori. Puesto que los electrones siempre se encuentran en el estado de menor energía posible, Dirac sugirió que estos estados extras debían estar todos ocupados con lo que denomino partículas virtuales. En ese caso, un partícula virtual podía excitarse hasta un estado de energía positiva, creando una partícula real y dejando un hueco (la antipartícula) con la misma masa pero con carga opuesta. Sería un proceso al de las cargas positivas o huecos en un semiconductor.
La antimateria está formada por un conjunto de antipartículas.
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