大家都知道，我們的這個世界是由物質組成的，而物質則又是由原子、分子等微觀粒子所構成的。但是反物質卻是相反的，它是由原子、分子的反粒子，也就是反原子和反分子所構成。所以，這裏所謂的反物質指的就是具有和物質完全相反的性質。
反物質，這個定義被提出已經很久，不過這首先要從正電子的預言和發現說起。最早在1928年的時候，英國物理學家狄拉克在試圖把20世紀最重要的原理——相對論和量子力學結合起來的實踐中發現了這壹現象，並且預言了正電子的存在。而所有這壹切都是由狄拉克所建立的相對論波動方程中得出負能量值的解引起的。在對這個方程求解的過程中，狄拉克壹***得出了4個描述電子內部狀態的解，用來說明電子應當具有4個內部狀態。其中兩個狀態能夠用電子的自旋及自身磁矩的存在加以解釋；不過對於方程的另兩個附加解的求解過程中得到的負能量值的解得出了奇怪的結論。
由上述可知，假如壹個電子真的可以存在於負能狀態，那麽，它就不可能因為和其他粒子相碰撞而慢慢減速並最終停停止，而是越加速越快，直到它的速度達到光速。不過，從相對論方程的分析中能夠清晰地知道，這種性質是實現不了的。所以，狄拉克提出了他非常著名的那個假設。
他做出的假設是這樣的：我們日常所說的真空，事實上並非是真空的，而是所有負能級上都有兩個電子的壹種系統，因此，真空中是可以有無窮數目的電子，而且全部負能級都被電子占滿了。按照泡利汀容原理，電子不可能跳躍到某個已被占滿的負能級，因此它不得不留在正能級區聽之任之壹個能級上。所以，壹定是處於負能級的電子在受到激發後朝正能級躍遷。在這個過程中，就像電子由正能級跳躍到負能級上的反過程，通常只要是有能量大於能級的光子激發，是非常有可能發生的。
假如它真的發生了，那麽這個具有正能量的電子，就會使其躍遷出的負能級位置上出現壹個空穴。如何來解釋這個空穴呢？以下不妨舉例說明，如果我們手上系著幾個充滿氫氣的氣球，那麽手就會感覺到有壹個向上的拉力，若是突然其中壹個氣球的線斷了，我們立馬就會感受到向上拉的力減小了，從反面來講，我們也可以解釋為是多了壹個向下拉的力。同樣的道理，在負能級狀態缺少壹個電子的空穴行為，就好像在那個地方產生了壹個有正能量的帶正電的粒子，這個粒子就是我們所說的正電子。
按照上述的推理，人類就是第壹次從理論上預言了反粒子的存在。接下來在1932年的時候，卡爾?安德生通過對宇宙射線的威爾遜去層實驗發現並證實了正電子的存在。繼安德生發現正電子後，1955年張伯萊發現了反質子，1956年又發現了中子。在20世紀60年代左右，又隨後發現壹系列反粒子，接連發現反粒子使人們聯想到是否所有的粒子都有和它相對應的反粒子呢？
緊接著，人們在其後所進行的壹系列實驗中發現，除去光子等少數粒子的反粒子是它的本身外，幾乎所有粒子都有反粒子。人類自古就相信宇宙是對稱的思想，不禁又使人們想到了既然粒子能組成物質，那麽反粒子為何不能組成反物質呢？就目前為大眾所公認的宇宙起源的大爆炸理論中則很明確地提出了的確是存在反物質的，並且還預言宇宙中應該存在存在等量的物質與反物質。
不過，探索反物質的道路是漫長而又艱難的。從發現第壹個反粒子到現在已將近70年，在這中間人們也僅是從實驗中獲得了壹些反粒子，並且最近幾年才人工合成了第壹反原子——反氫原子。而對於能構成反物質的其他各類反原子、反分子都還壹無所獲，更談不上反物質了。產生這些困難的原因在於人們發現的反粒都是從宇宙射線路獲得的，而宇宙射線到達地球首先要穿過厚達3000千米～4000千米的大氣層，因此射線中的絕大部分反粒子在到達地球前都已與大氣層中的粒子中和了。所以人們所能探測到的反粒子就極為微少了，並且反粒子都非常不穩定，極易與周圍物質粒子發生湮滅。
因此，科學家們的觀點是現在我們所處的這個物質世界中是不可能存在反物質的，就算存在也會很快和周圍物質相中和。所以，只能把探尋反物質的希望寄予宇宙空間。在宇宙空間深處可能存在壹個與物質世界完全相反的空間，在那裏會存在大量的反物質，基於這壹考慮，許多國家的科學家們數年***同努力下，“阿爾法磁譜議”終於升入太空。經過10天的太空航行後，它將對宇宙中是否存在反物質做初步探測。到2002年的時候，“阿爾法磁譜儀”就會被放置到新組建的“發現號”空間站，從此開始對反物質的大規模探測。
在現實中，如果反物質被探明是真實存在的，那麽，這將會是對在此基礎上建立起的現有宇宙起源論及相對論量子力學理論的最有力的實驗驗證。我們都知道根據愛因斯坦質能方程E=mc2，物質減少的質量將會轉化為能量。現在的核反應正是利用了這壹點，但核反就不能使質能完全轉化；而物質與反物質相中和，因其產生出的是零質量的r光子，因此它的質量就會完全轉化為能量。1千克鈾235完全裂變釋放出的能量相當於2000噸優質煤完全燃燒時所放出的化學能。而同等質量的物質與反物質中和放出的能量則是鈾235的3200多倍！因此探索反物質對於能源相對短缺的現代社會亦有著重要大意義。如果壹旦探測結果證明宇宙中並沒有反物質。那麽，這就會是對現有理論的壹個不對理論物理的基礎進行最大的修改。