Simetri dalam fisika merujuk pada perubahan sifat-sifat fisis sebuah sistem fisik dalam transformasi tertentu. Cermin adalah contoh transformasi yang dapat kita pakai dalam ilustrasi ini. Perhatikan tulisah “febdian.net” pada Gambar 1 kiri, gambar kiri adalah apa yang kita lihat sehari-hari. Semua huruf menjadi “terbalik”. Tapi, ada juga huruf yang tidak terbalik, misalnya huruf C dalam alfabet. Untuk kasus huruf C, kita tidak dapat membedakan mana huruf C di dunia kita dan mana yang di dunia cermin. Huruf C dikatakan simetris terhadap pantulan cermin di bawahnya (tapi akan berbeda jika cermin diletakkan di samping kiri atau kanannya.). Jadi, simetri adalah ketika kita tidak dapat membedakan mana yang asli dan mana yang telah bertransformasi.

Teori dasar fisika partikel memakai tiga prinsip simetri: simetri cermin (parity), simetri muatan (charge), dan simetri waktu (time) — atau disebut simetri P, C, dan T. Pada simetri P, semua kejadian terlihat persis sama apakah kita melihat langsung atau lewat pantlan cermin dan kita tidak dapat melihat adanya perbedaan antara objek sesungguhnya atau objek yang ada di dalam cermin. Simetri C menyatakan bahwa partikel dan antipartikel memiliki semua sifat fisis yang sama kecuali muatannya berlawanan tanda. Sedangkan menurut simetri T sebuah kejadian fisis pada level mikroskopik yang maju terhadap waktu identik dengan jika kejadian tersebut mundur terhadap waktu.

Selama bertahun-tahun para fisikawan meyakini Alam Semesta mematuhi kesimetrisan ini dan menggunakannya untuk menjelaskan fenomena-fenomena yang ada di sekitar kita. Simetri, selain memberikan nilai estetika dalam fisika juga memberikan kemudahan pada perhitungan matematikanya. Misalnya, kesimetrisan terjadi pada hukum kekekalan energi yang mengharuskan tidak ada energi yang hilang sebelum dan sesudah tumbukan antara dua buah partikel. Kesimetrisan juga hadir pada hukum kekekalan muatan listrik yang membangun teori elektromagnetik. Konsekuensinya, hukum-hukum alam seharusnya juga simetris, hukum-hukum tersebut harus tetap berlaku di setiap titik di Alam Semesta.

Model Baku (the standard model) yang merupakan sintesis dari semua pengetahuan fisika yang kita punya, dibangun berdasarkan prinsip kesimetrisan teori kuantum dan teori relativitas. Para fisikawan meyakini hukum-hukum simetri berlaku baik untuk dunia makro maupun untuk dunia mikro.
Alam Melanggar Kesimetrisan

Krisis mulai terjadi ketika dua orang fisikawan teori, Tsung dao Lee dan chen Ning Yang (keduanya adalah fisikawan Cina-Amerika), pada tahun 1956 memprediksi terjadi pelanggaran simetri P pada interaksi lemah (yaitu interaksi yang terjadi pada proses radioaktif). Beberapa bulan kemudian, eksperimentalis Chien-Shiung Wu (fisikawan Cina-Amerika) membuktikan prediksi Lee-Yang tersebut. Wu mengamati arah gerak elektron hasil peluruhan atom Cobalt-60 dan elektron ternyata memilih bergerak pada satu arah yang sama alih-alih dua arah sesuai prinsip simetri P. Lee dan Yang memperoleh hadiah Nobel pada tahun 1957. (Menjadi perdebatan sampai sekarang kenapa Wu tidak masuk dalam peraih Nobel, beberapa kalangan menduga telah terjadi diskriminasi gender karena Wu adalah seorang perempuan.)

Teori kemudian diperbaiki, bahwa simetri P sendirian mungkin dapat dilanggar, tapi simetri cermin-muatan (CP symmetry) tidak mungkin dilanggar. Namun, pada tahun 1964, James Cronin (University of Chicago, Amerika Serikat) dan Val Fitch (Princeton University, Amerika Serikat) melaporkan eksperimennya bahwa peluruhan partikel Kaon melanggar simetri CP! Sejumlah fraksi kaon ditemukan tidak mematuhi simetri CP dan ini adalah tantangan besar bagi Model Baku yang sejauh ini telah banyak terbukti benar.

Jika kita merujuk ke masa silam, berdasarkan teori Dentuman Besar, telah terjadi pelanggaran simetri besar-besaran pada usia Alam Semesta masih teramat muda, sekitar beberapa menit saja. Pada awalnya, jumlah partikel dan antipartikel sama (simetris) dan tumbukan antara partikel dan antipartikel menghilangkan keduanya dan menghasilkan radiasi. Jika mereka simetri, maka seharusnya Alam Semesta kita hanya berisi radiasi karena setiap partikel bertumbukan dengan antipartikel. Kenyataannya tidak demikian, jumlah partikel sedikit lebih banyak dari pada antipartikel — dan perbedaan satu partikel saja sudah cukup untuk membangun planet, bintang, galaksi dan segala isinya!