Naspäť k Einsteinovi:
Ako sa časom urýchľovače neustále zdokonaľovali, dokázali sme vyvinúť metódy, ktorými sa dá úplne presne odmerať, koľko energie sa uvolni pri kolízi a koľko hmoty bombardovanej látky sa pri tejto kolízi zjavne stratí. Rozsah kolízie sa môže meniť – pre terčík sa dajú použít atómy rôznej hmotnosti – ale čo je zvláštné, množstvo uvolnenej energie je vždy priamo úmerné úbytku hmotnosti bombardovanej látky. To naznačuje, že energia a hmota sú nejakým spôsobom zameniteľné. Takže aspoň časť subatomarných častíc v rozpadávajúcom sa atómu musí byť uvolňované vo forme energie. V dobe, keď táto skutočnosť vyšla prvý krát najavo, to však pre vedcov nebolo žiadnym neočakaváným prekvapením. Einstein vo svojej špeciálnej teórii relativity známou rovnicou E = mc2 predpovedal, že hmota a energia sú vo vzájomnom vzťahu. Tvrdil, že táto rovnica je navyhnuteľným dôsledkom matematických rovníc potrebných v rámci špeciálnej teórie relativity k vysvetleniu toho, že svetlo sa neustále šíri rovnakou rýchlosťou. Jeho preslávená rovnica uvádza, že energia E sa vždy rovná hmotnosti telesa m vynásobenej konštantou, druhou mocninou rýchlosti svetla.

Tieto matematické vzťahy však predpovedajú niečo omnoho pozoruhodnejšieho: že sa totiž hmotnosť bude zvetšovať, zpočiatku pomaly, ale neustále rýchlejšie, tak ako sa rýchlosť čohokoľvek bude viac a viac blížiť rýchlosti svetla. Pre väčšinu z nás sú to veľmi ťažko pochopiteľné myšlienky. Žiadna zo skúsenosti našeho každodenného žovota totiž nenaznačuje, že hmotnosť predmetu by mala nejakým spôsobom súvisieť so svetlom. Je samozrejme, že sa nestretávame s objektami, ktoré sa pohybujú rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, takže ťažko budeme schopní posúdiť správnosť Einsteinovej teórie relativity. Ale v urýchľovači častíc sa prúdy elektrónov, používané k bombardovaniu terčíkov, blížia na svojej dráhe k bodu kolizie rýchlosťou velmi blízkou rýchlosti svetla, pričom sa zistilo, že pri zrýchlovaní sa meratelne zvyšuje ich hmotnosť. Tieto výsledky získané z pozorovania javov v urýchľovači opäť raz potvrdili správnosť Einsteinovej mimoriadne zdanlivo klamlivej intuície. Poskytli dôkaz o tom, že hmota a energia sú navzájom zameniteľné.

Ako sa pohyb elektrónov zrýchľuje, nodobúdajú energiu, takže strana E rovnice, teda energie, rastie. Pokiaľ je rýchlosť svetla konštantná, časť c2 sa meniť nemôže. Takže aby sa E rovnalo mc2, musí narásť m, teda hmotnosť. Ak to znie akokoľvek nepravdepodobne, práve to sa deje s elektrónmi v urýchľovačoch. A čo je pre kozmológov najdôležiťejšie, svedčí to o skutočnosti, že energia je fundamentálna pre všetku hmotu. Je zrejmé, že pri trieštení hmoty ale pri jej rozpade sa uvolňuje energia. Ale dá sa tento proces aj obrátiť? Môže sa energia premeniť na subatomárne častice, ktoré sa ďalej zoskupia do atómu? A dokázal vôbec veľký tresk hneď na počiatku uvolniť dostatočné množstvo energie k tomu, aby sa premenila na všetku hmotu vo vesmíre?
Stopy v pare:
Z urýchľovačov častíc sa môžeme dozvedieť o hmote aj omnoho viac. U najstarších urýchľovačov často stačilo zaregistrovať tvorbu energie Geigerovým počítačom. Avšak medzitým už bol vyvinutý zdokonalený spôsob odčítanie výsledkov kolízi. V roku 1895 britský fyzik Charles Wilson začal pracovať na vývoji prvej zahmlenej komory. V podstate išlo o nádobu, ktorá sa naplnila plynom, nasýteným vodnov parou. Jej prednosťou bolo, že dokázala odhaliť dráhu elektricky nabitej častice, keď precházdala nasýteným plynom. Samotná častice je príliš malá na to, aby sa dala sledovať vizuálne, ale stopa, ktorú za sebou zanechal, je dostatočné veľká, aby ju bolo vidno okom. Pripomína to trochu situáciu, keď sledujete stopu vysoko letiaceho lietadla na oblohe. Samotné lietadlo nevidíte avšak ste si istý, že tam je, pretože za sebou zanecháva stopu vo forme kondenzovanej pary.

A nabité častice zanechávajú stopu v plyne obdobným spôsobom ako lietadlo letiace po oblohe. Vynález zahmlenej komory značne zdokonalil sledovanie subatomárnych častíc. Dnes sa už stopy elektricky nabitých častíc v zahmlených komorách nesledujú v pravom zmysle slova, teda zrakom. Dráhy pohybu častíc snímajú detetory a reprodukujú ich na obrazovku počítača. Takýto spôsob analýzy účinku kolízie na konci urýchľovača častíc je relatícne jednoduchý a z presného obrazca zaregistrovaných stôp sa dá zistiť mnoho zarážajúcich skutočností. Miesto, v ktorom dochádza ku kolízii, je pomerne ľahko viditeľné , pretože z jediného bodu sa naraz objaví veľké množstvo stôp, ktoré na značujú uvolnené množstvo nabitých častíc. Dráhy stôp sa obvykle zámerne sledujú v magnetickom poli, pretože smer, do ktorého sa stopa vychýli, nám prezradí, že či je častica nabitá kladne alebo záporne, a miera, do akej sa stopa vychýli, závisí na iných individuálnych vlastnostich častice, napríklad na jej hmotnosti.

Prote je možné v priebehu času identifikovať typický tvar stôp, ktoré zanechávajú jednotlivé druhy častíc. Niektoré stopy sú len napríklad mierne vychýlené, zatiaľčo iné môžu byť rýchlo stočené do obrazca tvary dostredicej špirály. Inými slovami, každá častica za sebou zanecháva typickú stopu, podľa ktorej ju možno identifikovať. A ak sa objaví po kolízii nová, doposiaľ neidentifikovateľná stop, jej dĺžka, taktiež aj miera, do ktorej je vychýlená, nám poskytnú záchytné body vyúpovedajúce mnohé o hmotnosti a charakteristickom chovaní príslušnej častice. Tímto spôsobom dokážeme identifikovať teoreticky predpovedané častice, keď sa objavia v reálnom svete urýchľovačov. Hľadanie antihmoty:

Podľa charakteristického tvaru zmienených stôp častíc sa potvrdila správnosť aj ďalšej mimoriadnej vedeckej teórie. Paul Dirac, ktorý bol profesorom matematiky na lucasiánkej katedre v Cambridge (podoben ako Stephan Hawking dnes a Isaac Newton približni 200 rokov pred ním), dokázal, že teoreticky by pre každú časticu mal existovať jej zrkadlový obraz. Jednalo sa o jasný predpoklad vyplývajúci z rovníc, ktoré vysvetľovali, ako sa časitce musia chpvať, aby sa mohly vzájomne viazať a vytvárať tak atómy. Bol tu však jeden problém. Pokiaľ mal elektrón svojho antihmotného partneravo forme svojho zrkadlového obrazu (inýmy slovami časticu s opačným nábojom), potom aj častice tvorené jadro mali mať svojich antičasticových partnerov.