Toda partícula de matéria conhecida tem sua antipartícula. Assim, o elétron tem o pósitron, que praticamente difere do primeiro apenas por ter uma carga elétrica contrária. No Big Bang, ‘explosão’ que deu início ao universo, deveria ter sido criada a mesma quantidade de matéria e antimatéria. Porém, observações mostram que o universo é majoritariamente dominado pela matéria. Surge assim uma das questões mais fundamentais da física atual: o que teria acontecido com a antimatéria? Desde a década de 1970, os físicos têm uma teoria (resumidamente, conhecida como matriz CKM) para explicar, em parte, por que há essa assimetria entre matéria e antimatéria. Essas idéias se mostraram no caminho certo quando, a partir dessa teoria, foi prevista a existência de dois novos quarks, o top e o bottom, descobertos mais tarde. Porém, há evidências de que a matriz CKM não seja suficiente para explicar a esmagadora superioridade da matéria em nosso universo. No mínimo, o LHC deverá determinar se essa teoria é exata ou não, o que já será uma grande contribuição dessa máquina. Mas ainda é possível que o LHC, ao investigar essa questão, encontre novos fenômenos que ajudem no entendimento dessa assimetria.
iii) Sopa quentíssimaNa criação do universo, há 13,7 bilhões de anos, houve um momento em que a matéria não era constituída por prótons e nêutrons, mas sim por um plasma (um tipo de gás quentíssimo) formado pelos constituintes dessas partículas, os quarks e os glúons. O LHC vai tentar reproduzir esse estado primordial do universo, previsto pela cromodinâmica quântica. Essa teoria é a parte do Modelo Padrão que lida com a força forte, que é cerca de 1039 vezes mais intensa que a gravitacional, mas só atua nas dimensões nucleares (10-15 m). Para reproduzir o plasma de quark-glúons será necessário gerar colisões cujas temperaturas serão cerca 100 mil vezes superiores àquelas no centro do Sol, algo como 1020 graus celsius. Para isso, segundo os planos do LHC, deverá haver um período de tomada de dados no qual, em vez de prótons colidindo contra prótons, os choques serão feitos entre núcleos de chumbo, elevando a densidade de energia (e, portanto, de temperatura) aos valores desejados.
