关于反物质，最早由英国物理学家狄拉克在他的空穴理论预言了反物质的存在。第一个发现的反物质粒子是正电子，是C.D安德森在1932年研究宇宙射线利用云室发现的，有趣的是安德森在发现正电子时他并不知道狄拉克的理论预言。安德森在1936年获得诺贝尔物理学奖。
事实上，每一种粒子都有它的反粒子，比如上面提到的正电子是电子的反粒子。还有质子的反粒子是反质子，而轻子中，u子和u子中微子、电子和电子中微子、tau子和tau子中微子都有它们的反粒子。粒子与反粒子的特点是所有的特性都相同，只有电性相反而已。反粒子构成的物质就是反物质。由此，科学家认为宇宙中可能存在着一种由反粒子构成的天体，只是目前还没有得到证实。
反物质就是由反粒子组成的物质。所有的粒子都有反粒子，这些反粒子的特点是其质量、寿命、自旋、同位旋与相应的粒子相同，但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数与之相反。例如氢原子由一个带负电的电子和一个带正电的质子构成，反氢原子则与它正好相反，由一个带正电的正电子和一个带负电的反质子构成。物质和反物质相遇后会湮灭，释放出大量能量。
物理学中有一个称为ＣＰＴ守恒（电荷―宇称―时间守恒）的假设，根据这个假设，如果把基本粒子的电荷、宇称两个性质都换成相反的，并倒转时间箭头，所得到的粒子将与原来的粒子遵循同样的物理规律。例如，氢原子和反氢原子的光谱、对引力的反应都应该相同。科学家认为，制造出大量反氢原子，有助于验证ＣＰＴ守恒假设的正确性和宇宙标准模型的普适性。
如果发现反氢原子与氢原子在物理规律上并不完全对等，将给物理学和宇宙学的一些基础问题带来非常重要的新启发。例如宇宙大爆炸理论认为，宇宙诞生时，从虚无中产生了相等数量的物质和反物质。但人们观察到的宇宙中，物质显然占绝对的主导地位。对反氢原子的研究，可能有助于解开这个疑点。
