ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีสสารสะท้อนหรือที่เรียกว่าสสารเงาหรือสสารอลิซเป็นคู่สมสมมติของสสารธรรมดาที่สะท้อนคุณสมบัติของสสารธรรมดาแต่มีปฏิสัมพันธ์กับสสารธรรมดาผ่านทางแรงโน้ม ถ่วง หรือปฏิสัมพันธ์แบบอ่อนเท่านั้น^{[ 1 ]}

ฟิสิกส์สมัยใหม่เกี่ยวข้องกับสมมาตรเชิง พื้นที่พื้นฐานสามประเภท ได้แก่การสะท้อนการหมุนและการเลื่อน การ อนุภาคพื้นฐาน ที่เรารู้จักนั้นเคารพสมมาตรการหมุนและสมมาตรการเลื่อน แต่บาง อนุภาคไม่เคารพสมมาตรการสะท้อน (เรียกอีกอย่างว่าสมมาตร P หรือพาริตี) ในบรรดาปฏิสัมพันธ์พื้นฐานสี่อย่างได้แก่แม่เหล็กไฟฟ้า ปฏิสัมพันธ์ แบบแรงปฏิสัมพันธ์แบบอ่อนและแรงโน้มถ่วง มีเพียง ปฏิสัมพันธ์แบบอ่อนเท่านั้นที่ทำลายพาริตี

การละเมิดสมมาตรพาริตีในปฏิสัมพันธ์แบบอ่อนได้รับการตั้งสมมติฐานครั้งแรกโดยTsung-Dao LeeและChen-Ning Yang ^{[ 2 ]}ในปี 1956 ในฐานะวิธีแก้ปัญหาปริศนาτ-θจากการปรึกษาหารือกับนักฟิสิกส์เชิงทดลองChien-Shiung Wu ได้มีการเสนอความเป็นไปได้หลายประการเพื่อทดสอบว่าปฏิสัมพันธ์แบบอ่อนนั้นไม่เปลี่ยนแปลงภาย ใต้สมมาตรพาริตีจริงหรือไม่ ข้อเสนอแนะหนึ่งของกลุ่มเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบการสลายตัวของโคบอลต์-60

${\displaystyle {__{27}^{60}{\text{Co}}\rightarrow {__{28}^{60}{\text{Ni}}+e^{-}+{\bar {\nu }__{e}+2{\gamma }}$

เพื่อตรวจสอบว่าอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมานั้นแผ่รังสีแบบไอโซโทรปิกหรือไม่เช่นเดียวกับรังสีแกมมาทั้งสองชนิด อู๋ทำการทดลองนี้ที่สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติในวอชิงตัน ดี.ซี.หลังจากทำงานมาเก้าเดือน ตรงกันข้ามกับความคาดหวังส่วนใหญ่ ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2499 เธอและทีมงานสังเกตเห็นการแผ่รังสีอิเล็กตรอนแบบแอนไอโซโทรปิก ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอของอนุภาคที่รู้จักนั้นละเมิดสมมาตรพาริตี^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

อย่างไรก็ตาม สมมาตรพาริตีสามารถฟื้นฟูได้ในฐานะสมมาตรพื้นฐานของธรรมชาติ หากเนื้อหาของอนุภาคขยายใหญ่ขึ้นเพื่อให้ทุกอนุภาคมีคู่สมมาตร ทฤษฎีในรูปแบบที่ทันสมัยได้รับการอธิบายในปี 1991 ^{[ 9 ]}แม้ว่าแนวคิดพื้นฐานจะย้อนกลับไปไกลกว่านั้น^{[ 2 ] [ 10 ] [ 11 ]}อนุภาคสมมาตรมีปฏิสัมพันธ์กันเองในลักษณะเดียวกับอนุภาคธรรมดา ยกเว้นในกรณีที่อนุภาคธรรมดามีปฏิสัมพันธ์แบบซ้ายมือ อนุภาคสมมาตรจะมีปฏิสัมพันธ์แบบขวามือ ด้วยวิธีนี้ ปรากฏว่าสมมาตรการสะท้อนแบบกระจกสามารถดำรงอยู่ได้ในฐานะสมมาตรที่แน่นอนของธรรมชาติ โดยมีเงื่อนไขว่ามีอนุภาค "กระจก" สำหรับทุกอนุภาคธรรมดา พาริตียังสามารถถูกทำลายโดยธรรมชาติได้ขึ้นอยู่กับศักยภาพของฮิกส์ [ ^{12 ] [ 13 ] ใน}ขณะที่ในกรณีของสมมาตรพาริตีที่ไม่ถูกทำลาย มวลของอนุภาคจะเท่ากับคู่สมมาตร ในกรณีของสมมาตรพาริตีที่ถูกทำลาย คู่สมมาตรจะเบากว่าหรือหนักกว่า

สสารกระจกเงา หากมีอยู่จริง จะมีปฏิสัมพันธ์กับสสารธรรมดาอย่างอ่อนๆ เนื่องจากแรงระหว่างอนุภาคกระจกเงาถูกส่งผ่านโดยโบซอน กระจกเงา ยกเว้นกราวิตอนโบซอนที่รู้จักทั้งหมดไม่สามารถเหมือนกับคู่กระจกเงาของมันได้ วิธีเดียวที่สสารกระจกเงาจะสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับสสารธรรมดาผ่านแรงอื่นที่ไม่ใช่แรงโน้มถ่วงได้ คือผ่านการผสมจลน์ของโบซอนกระจกเงากับโบซอนธรรมดา ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้จะอ่อนมากเท่านั้น ดังนั้นอนุภาคกระจกเงาจึงถูกเสนอให้เป็นตัวเลือกสำหรับสสารมืด ที่อนุมานได้ ในจักรวาล^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

ในบริบทอื่น^{[ 19 ]}มีการเสนอว่าสสารกระจกทำให้เกิดกลไกฮิกส์ ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งรับผิดชอบต่อการทำลายสมมาตรอิเล็กโทรวีคในสถานการณ์เช่นนี้เฟอร์มิออน กระจก จะได้รับมวลในระดับ 1 TeV เนื่องจากพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับปฏิสัมพันธ์เกจเพิ่มเติม ไม่เพียงแต่จะแข็งแกร่งขึ้นรอบ ๆ ระดับพลังงานลักษณะเฉพาะของปฏิสัมพันธ์อิเล็กโทรวีคเท่านั้น แต่ยังรวมเข้ากับปฏิสัมพันธ์ของแบบจำลองมาตรฐานในทางทฤษฎีภายใต้สมมาตรเกจที่ใหญ่กว่าใกล้ระดับพลังงานพลังค์ เพื่อเน้นความแตกต่างของแบบจำลองนี้จากแบบจำลองข้างต้น^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}อนุภาคกระจกเหล่านี้มักเรียกว่า katoptron ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}ภายในบริบทของแบบจำลอง Katoptron และคาดว่าจะสลายตัวเป็นอนุภาคแบบจำลองมาตรฐานหลังจากสร้างขึ้นไม่นาน

สสารกระจกอาจถูกเจือจางจนมีความหนาแน่นต่ำจนสังเกตไม่ได้ในช่วงยุคการขยายตัวของจักรวาลเชลดอน แกลชอว์ได้แสดงให้เห็นว่า หากในระดับพลังงานสูงบางระดับ มีอนุภาคที่โต้ตอบอย่างรุนแรงกับทั้งอนุภาคธรรมดาและอนุภาคกระจกการแก้ไขการแผ่รังสีจะนำไปสู่การผสมกันระหว่างโฟตอนและโฟตอนกระจก^{[ 22 ]}การผสมนี้มีผลทำให้ประจุไฟฟ้ากระจกมีประจุไฟฟ้าธรรมดาที่เล็กมาก ผลกระทบอีกประการหนึ่งของการผสมโฟตอน-โฟตอนกระจกคือ มันเหนี่ยวนำให้เกิดการสั่นระหว่างโพซิตรอนเนียมและโพซิตรอนเนียมกระจก จากนั้นโพซิตรอนเนียมอาจเปลี่ยนเป็นโพซิตรอนเนียมกระจกแล้วสลายตัวเป็นโฟตอนกระจก

การผสมระหว่างโฟตอนและโฟตอนสะท้อนอาจมีอยู่ใน ไดอะแกรมไฟน์แมนระดับต้นไม้หรือเกิดขึ้นเป็นผลสืบเนื่องมาจากการแก้ไขควอนตัมอันเนื่องมาจากการมีอยู่ของอนุภาคที่ถือทั้งประจุธรรมดาและประจุสะท้อน ในกรณีหลัง การแก้ไขควอนตัมจะต้องหายไปในไดอะแกรมไฟน์แมนระดับหนึ่งและสองลูป มิฉะนั้นค่าที่คาดการณ์ของพารามิเตอร์การผสมจลน์จะมากกว่าที่อนุญาตจากการทดลอง^{[ 22 ]}

การทดลองเพื่อวัดผลกระทบนี้กำลังได้รับการวางแผนในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2546 ^{[ 23 ]}

หากสสารกระจกมีอยู่จริงในปริมาณมากในจักรวาล และหากมันมีปฏิสัมพันธ์กับสสารธรรมดาผ่านการผสมโฟตอน—โฟตอนกระจก ก็สามารถตรวจพบได้ในการทดลองตรวจจับสสารมืดโดยตรง เช่นDAMA/NaIและDAMA/LIBRA ซึ่งเป็นรุ่นต่อมา อันที่จริง มันเป็นหนึ่งในตัวเลือกสสารมืดไม่กี่ตัวที่สามารถอธิบายสัญญาณสสารมืดที่เป็นบวกของ DAMA/NaI ได้ ในขณะที่ยังคงสอดคล้องกับผลลัพธ์ที่เป็นศูนย์ของการทดลองสสารมืดอื่นๆ^{[ 24 ] [ 25 ]}

อาจตรวจพบสสารสะท้อนในการทดลองการแทรกซึมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้เช่นกัน^{[ 26 ]}และจะมีผลกระทบต่อวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์^{[ 27 ] [ 28 ]}และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ด้วย ^{[ 29 ]}

สสารกระจกอาจเป็นสาเหตุของปริศนา GZKได้ เช่นกัน ข้อบกพร่องทางโทโพโลยีในภาคกระจกอาจสร้างนิวตริโนกระจกซึ่งสามารถสั่นเป็นนิวตริโนธรรมดาได้^{[ 30 ]}อีกวิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในการหลีกเลี่ยงข้อจำกัด GZK คือผ่านการสั่นของนิวตรอน-นิวตรอนกระจก^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

หากมีสสารสะท้อนอยู่ในจักรวาลในปริมาณที่เพียงพอ ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของมันก็สามารถตรวจจับได้ เนื่องจากสสารสะท้อนนั้นคล้ายคลึงกับสสารธรรมดา จึงคาดได้ว่าสสารสะท้อนส่วนหนึ่งจะมีอยู่ในรูปของกาแล็กซีสะท้อน ดาวสะท้อน ดาวเคราะห์สะท้อน ฯลฯ วัตถุเหล่านี้สามารถตรวจจับได้โดยใช้ไมโครเลนส์แรงโน้มถ่วง[ 35 ^{]นอกจากนี้}ยังคาดได้ว่าดาวฤกษ์บางส่วนจะมีวัตถุสะท้อนเป็นคู่ของมัน ในกรณีเช่นนี้ เราควรจะสามารถตรวจจับการเลื่อนดอปเปลอร์ เป็นระยะ ในสเปกตรัมของดาวฤกษ์ได้^{[ 17 ]}มีข้อบ่งชี้บางอย่างว่าผลกระทบดังกล่าวอาจเคยถูกสังเกตมาแล้ว^{[ 36 ]}

นิวตรอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าของสสารทั่วไป สามารถสั่นไปเป็นนิวตรอนคู่ของมันได้^{[ 37 ]}การทดลองล่าสุดได้ค้นหานิวตรอนที่หายไปในโลกคู่ขนาน การทดลองส่วนใหญ่ไม่พบสัญญาณใดๆ จึงทำให้มีข้อจำกัดเกี่ยวกับอัตราการเปลี่ยนผ่านไปยังสถานะคู่ขนาน^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}มีงานวิจัยหนึ่งที่อ้างว่าพบสัญญาณ^{[ 42 ]}งานวิจัยปัจจุบันกำลังมองหาสัญญาณที่สนามแม่เหล็กที่ใช้ปรับระดับพลังงานของนิวตรอนให้เข้ากับโลกคู่ขนาน^{[ 43 ] [ 44 ]}ความแตกต่างของพลังงานนี้สามารถตีความได้ว่าเป็นสนามแม่เหล็กคู่ขนานที่มีอยู่ในโลกคู่ขนานหรือความแตกต่างของมวลระหว่างนิวตรอนกับนิวตรอนคู่ขนาน^{[ 45 ]}การเปลี่ยนผ่านไปยังโลกคู่ขนานดังกล่าวอาจช่วยแก้ปริศนาอายุขัยของนิวตรอนได้^{[ 46 ]}

การทดลองค้นหาการแกว่งของนิวตรอนสะท้อนยังคงดำเนินต่อไปที่แหล่งกำเนิด UCN ของสถาบัน Paul Scherrer ^{[ 45 ]}ในสวิตเซอร์แลนด์สถาบัน Laue-Langevinในฝรั่งเศส และผ่านทางแหล่งกำเนิดนิวตรอน Spallation ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridgeในสหรัฐอเมริกา^{[ 44 ] [ 47 ]}