مادة مضادة
في فيزياء الجسيمات، المادة المضادة هي امتداد لمفهوم الجسيم المضاد للمادة، حيث تتكون المادة المضادة من جسيمات مضادة بنفس الطريقة التي تتكون منها المادة العادية من جزيئات. على سبيل المثال، الإلكترون المضاد (البوزيترون، هو إلكترون ذو شحنة موجبة) والبروتون المضاد (بروتون ذو الشحنة سالبة) يمكن أن يشكلوا ذرة مضاد الهيدروجين بنفس الطريقة التي يشكل بها الإلكترون والبروتون ذرة هيدروجين عادية. وعلاوة على ذلك، فإن خلط المادة مع المادة المضادة يؤدي إلى فناء كل منهما وبنفس الطريقة تفنى الجسيمات والجسيمات المضادة، مما يؤدي ظهور طاقة كبيرة من الفوتونات (أشعة غاما) أو غيرها من أزواج من الجسيمات والجسيمات المضادة.
هناك تكهنات كثيرة عن السبب في أن الكون المدرك يتكون بشكل كامل تقريبا من المادة، وما إذا كان توجد غيره من الأماكن تتكون بالكامل تقريبا من المادة المضادة، وماذا قد يحدث إذا تم استغلال المادة المضادة، ولكن في هذا الوقت يشكل عدم التماثل الواضح للمادة والمادة المضادة في الكون المرئي إحدى المشاكل الكبرى التي لم تحل في الفيزياء. العملية التي تتطور من خلالها التماثل بين الجسيمات والجسيمات المضادة تسمى التخليق الباريوني .
يوجد طريقة واحدة للدلالة على الجسيم المضاد وهي إضافة شريط (أو ماكرون) على رمز الجسيم. على سبيل المثال، البروتون والبروتون المضاد تتم كتابتهم p و،p على التوالي. وتنطبق نفس القاعدة إذا كنت تكتب الجسيمات بواسطة العناصر المكونة لها. فالبروتون يتكون من u u d كوارك، ولذلك فالبروتون المضاد يجب أن يكون يتكون من u u d كوارك مضاد. ويوجد عرف آخر وهو تمييز جزيئات بواسطة شحنتهم الكهربائية. وبالتالي، يتم الرمز للإلكترون والبوزيترون ب e− و e+ على التوازي.
تقريبا كل شيء مدرك من الأرض يبدو أنه مكون من المادة بدلا من المادة المضادة. ويعتقد كثير من العلماء أن زيادة المادة عن المادة المضادة المعروفة باسم (عدم التماثل الباريوني) هي نتيجة لخلل في إنتاج جسيمات المادة والمادة المضادة في الكون في وقت مبكر، في عملية تسمى التخليق الباريوني. مقدار المادة التي يمكن ملاحظتها في الوقت الحاضر في هذا الكون يتطلب عدم توازن في الكون المبكر بموجب جسيم واحد من المادة مقابل مليار زوج من جسيمات المادة والمادة المضادة.
يتم إنشاء المادة المضادة في كل مكان في الكون حيث تتصادم الجسيمات عالية الطاقة. الأشعة الكونية عالية الطاقة التي تؤثر في الغلاف الجوي للأرض (أو أي مادة أخرى في النظام الشمسي) تنتج كميات صغيرة من المادة المضادة ناتجة عن تدفق الجسيمات، والتي تفنى على الفور عن طريق احتكاكها بالمادة القريبة. وبالمثل فإنه قد يتم إنتاجها في مناطق مثل وسط مجرة درب التبانة ومجرات أخرى، حيث تحدث أحداث سماوية نشطة جدا (أساسا التفاعل بين التدفقات البلازما مع الوسائط بين النجوم). ووجود المادة المضادة الناتجة قابل للاكتشاف من خلال أشعة غاما التي تنتج عندما تفنى البوزيترونات مع المادة القريبة. ويشير التردد والطول الموجي لأشعة غاما إلى أن يحمل كل 511 كيلو الكترون فولت من الطاقة (أي بقية كتلة الإلكترون أو البوزيترون مضروبا في c2
الملاحظات الأخيرة التي قامت بها وكالة الفضاء الأوروبية لأشعة غاما (مختبر الفيزياء الفلكية الدولي أشعة غاما) قد تفسر الأقمار الصناعية منشأ سحابة عملاقة من المادة المضادة المحيطة بمركز المجرة. الملاحظات تظهر ان السحابة غير متناظرة وتطابق نمط ثنائيات أشعة إكس، نظم النجم الثنائي وتحتوي على ثقوب سوداء أو نجوم نيوترونية، معظمها على جانب واحد من مركز المجرة. في حين أن هذه الآلية ليست مفهومة تماما، فمن المرجح أن تنطوي على إنتاج أزواج من الإلكترون والبوزيترون، والمادة العادية تحصل على طاقة هائلة أثنالء الوقوع في بقايا النجوم.
وقد توجد المادة المضادة بكميات كبيرة نسبيا في مجرات بعيدة بسبب التضخم الكوني في الوقت البدائي للكون. وتحاول ناسا تحديد ما إذا كان هذا صحيحا بالبحث عن الأشعة السينية وأشعة غاما التي تشير الاحداث الفناء في اصطدام الكتل العظمى.
يتم إنتاج أيضا الجزيئات المضادة في أي بيئة ذات درجة حرارة عالية بما فيه الكفاية (يعني الطاقة للجسيمات أكبر من إنتاج زوج عتبة). خلال فترة التخليق الباريوني، عندما كان الكون شديد الحرارة وكثيف، كانت المادة والمادة المضادة تنتج وتباد باستمرار. وجود ما تبقى من المادة، وعدم وجود بقايا من مادة المضادة مكتشفة، تسمى أيضا اللاتماثل الباريوني، يرجع إلى اختلال التماثل القطري المتعلق بالمادة والمادة المضادة. ولا تزال الآلية الدقيقة لهذا الاختلال أثناء التخليق الباريوني لغزا.
تنتج البوزترونات أيضا عن طريق بيتا المشعة  من الطاقة التي تستثمر في إنتاج جزيئات المادة المضادة يمكن استردادها في وقت لاحق.
المادة المضادة الإنتاج حاليا محدودة جدا، ولكن قد تزايد في معدل يقرب هندسية منذ اكتشاف البروتون المضاد الأولى في عام 1955 من قبل وسيجري تشامبرلين. معدل الإنتاج الحالي للمادة المضادة هو بين 1 و10 نانوجرام في السنة، وهذا هو المتوقع ان ترتفع إلى ما بين 3 و30 نانوجرام في السنة بحلول عام 2015 أو عام 2020 مع منشآت جديدة فائقة التوصيل معجل خطي في سيرن وفيرميلاب. يدعي بعض الباحثين أنه مع التكنولوجيا الحالية، فإنه من الممكن الحصول على المادة المضادة ب25 مليون $ للجرام الواحد عن طريق الاستفادة المثلى من التصادم والمعلمات جمع (نظرا الحالية تكاليف توليد الكهرباء). المادة المضادة تكاليف الإنتاج، والإنتاج الشامل، وتكاد تكون مرتبطة في خطيا مع تكاليف الكهرباء، وحتى اقتصادية خالصة المادة المضادة تطبيقات الدفع من غير المرجح ان تأتي عبر الإنترنت من دون ظهور تكنولوجيات مثل الديوتيريوم - التريتيوم الانصهار السلطة (على افتراض أن مثل هذا الواقع من شأنه أن مصدر الطاقة يثبت أن تكون رخيصة). كثير من الخبراء، مع ذلك، خلاف هذه الادعاءات بأنها مفرطين في التفاؤل من قبل العديد من الطلبات من حيث الحجم. وهم يشيرون إلى أنه في عام 2004، والإنتاج السنوي من البروتون المضاد في سيرن كان picograms عدة بتكلفة قدرها 20 مليون دولار. وهذا يعني أن ينتج 1 غرام من المادة المضادة، من شأنه أن سيرن بحاجة إلى إنفاق 100 دولار الكدريليون وتشغيل مصنع المادة المضادة لل100 مليار سنة. تخزين مشكلة أخرى، كما هي البروتون المضاد سلبا تهمة وصد ضد بعضها البعض، بحيث لا يمكن أن تتركز في حجم صغير. التذبذب البلازما في سحابة من البروتون المضاد تهمة يمكن أن يسبب عدم الاستقرار الذي البروتون المضاد طرد من فخ التخزين. لهذه الأسباب، حتى الآن سوى بضعة ملايين البروتون المضاد كان قد تم تخزينها في نفس الوقت في فخ المغناطيسي، وهو ما يعادل أقل بكثير من femtogram. الهيدروجين المضاد هي ذرات أو جزيئات محايدة من حيث المبدأ، حتى أنهم لا يعانون من مشاكل البلازما من البروتون المضاد الموصوفة أعلاه. لكن الهيدروجين المضاد البارد هو أصعب بكثير من إنتاج البروتون المضاد، وحتى الآن لم يتم صيد ذرة من الهيدروجين المضاد ذرة في مجال مغناطيسي.
قال أحد الباحثين في مختبرات سرن، التي تنتج المادة المضادة بانتظام :
المادة المضادة حينما يمتزج العلم بالخيال