勞倫斯伯克利國家實驗室的R. Michael Barnett和斯坦福直線加速器中心的Helen Quinn提供了這個答案，部分內容改編自他們的著作《奇異夸克的魅力》：
1930年，保羅·狄拉克提出了一個量子理論，用於描述電子在電場和磁場中的運動，這是第一個正確地將愛因斯坦的狹義相對論納入此背景的理論。這個理論得出了一個令人驚訝的預測——描述電子的方程也描述了，實際上還要求存在另一種粒子，它與電子具有完全相同的質量，但電荷為正而不是負。這種粒子被稱為正電子，是電子的反粒子，也是反物質的第一個例子。
它在實驗中的發現很快證實了狄拉克理論中關於反物質的非凡預測。卡爾·D·安德森在1931年拍攝的一張雲室照片顯示，一個粒子從下方進入，穿過一塊鉛板。由磁場引起的路徑曲率方向表明，該粒子是帶正電的粒子，但具有與電子相同的質量和其他特性。今天的實驗經常產生大量的正電子。
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狄拉克的預測不僅適用於電子，也適用於物質的所有基本組成部分（粒子）。每種型別的粒子都必須有相應的反粒子型別。任何反粒子的質量都與粒子的質量相同。它的所有其他性質也密切相關，但所有電荷的符號都相反。例如，質子帶正電荷，但反質子帶負電荷。所有物質粒子都存在反物質夥伴現在是一個經過充分驗證的現象，已經觀察到數百對這樣的夥伴。
新的發現催生了新的語言。在創造“反物質”這個術語時，物理學家實際上重新定義了“物質”這個詞的含義。在那之前，“物質”意味著任何有實質的東西；即使在今天，學校教科書也給出了這個定義：“物質佔據空間並且具有質量。”透過新增反物質的概念，使其與物質區分開來，物理學家將物質的定義縮小為僅適用於某些型別的粒子，包括日常經驗中發現的所有粒子。
任何匹配的粒子和反粒子對都可以在任何時候產生，只要有足夠的能量來提供必要的質能。同樣，每當一個粒子遇到其匹配的反粒子時，兩者就會相互湮滅——也就是說，它們都會消失，將其能量轉化為其他形式。
粒子和反粒子之間沒有內在的區別；它們在所有粒子理論中本質上都處於相同的地位。這意味著反粒子的物理定律幾乎與粒子的物理定律相同；任何差異都是微小的影響。但我們周圍世界中發現的這些物體的數量肯定存在巨大差異；整個世界都是由物質組成的。我們在實驗室中產生的任何反物質很快就會消失，因為它會遇到匹配的物質粒子並湮滅。
現代粒子物理學和宇宙演化理論表明，甚至要求反物質和物質在最早的階段同樣普遍——那麼為什麼反物質在今天如此罕見呢？觀察到的物質和反物質之間的不平衡是一個尚未解釋的謎題。如果沒有它，今天的宇宙肯定會變得非常無趣，因為基本上不會剩下任何物質；湮滅現在已經將一切都轉化為電磁輻射。因此，顯然這種不平衡是我們所知世界的一個關鍵屬性。試圖解釋它是當今研究的一個活躍領域。
為了回答這個問題，我們需要更好地理解物理定律中物質和反物質之間存在微小差異的部分；如果沒有這種差異，就不可能發生不平衡。這種區別是世界各地許多實驗的研究主題，這些實驗側重於稱為B介子的粒子及其反粒子夥伴的衰變差異。這些實驗將在稱為B工廠的電子-正電子對撞機設施和高能強子對撞機上進行，因為每種型別的設施都提供不同的能力來促進對物理定律這一細節的研究——這一細節對宇宙如此重要的屬性負責，例如存在任何事物！
Maria Spiropulu是哈佛大學的物理學博士候選人。她的回答如下
讓我們從定義物質開始。人們長期以來一直在問“什麼是物質？”。古希臘哲學家和數學家德謨克利特設想了一切事物的基本組成部分中的結構，他稱這種結構的基礎為原子；他寫道，“除了原子和空的空間之外，什麼都不存在：其他一切都是觀點。”在原子層面，世界可以用元素來描述，包括氫、氧、碳等等。
然而，事實證明，原子不是物質的基本組成部分。當我們透過探測更小的距離來更近距離地觀察物質時，亞原子世界就會展開。我們看得越近，這個世界，量子世界，實際上就表現得越奇怪。我們無法與它建立直接聯絡：在小尺度上，物體不像棒、球、波浪、雲或我們直接體驗過的任何東西那樣表現。但是這個世界的量子力學確實讓我們描述了原子如何形成分子。
它還使我們能夠描繪原子內部某些粒子的“運動”。事實上，原子是由電子組成的，電子圍繞著原子核中固定的質子和中子高速運轉，而原子核是由夸克組成的。這些粒子都透過“力傳遞”粒子相互作用，例如光子、膠子、W和Z玻色子。基於這些粒子的屬性，我們為它們分配識別號或量子數。透過對稱性和涉及粒子量子數的守恆定律，我們可以描述它們的相互作用。此類數字的示例是電荷和固有角動量或自旋。
如果a是任何粒子，並且該粒子除了線性和角動量（包括能量和自旋）之外沒有其他屬性，那麼a就是它自己的反粒子——反物質的組成部分之一。例如，光子是它自己的反粒子。如果粒子具有其他屬性（例如電荷Q），則反粒子具有相反的屬性（或電荷-Q）。質子和中子具有這樣的屬性。就質子而言，它的正電荷將其與帶負電的反質子區分開來。中子——雖然電中性——但具有與反中子相反的磁矩。質子和中子具有另一個量子數，稱為重子數，它在相應的反粒子中也具有相反的符號。
將粒子與反粒子交換的操作稱為電荷共軛（C）。粒子和反粒子具有完全相同的質量和相等但相反的電荷和磁矩；如果它們不穩定，則它們具有相同的壽命。這個時期稱為電荷共軛-宇稱-時間（CPT）不變性，它確定了這樣一個事實，即如果您將粒子與反粒子互換（C），在三維鏡子中觀察（P）並反轉時間（T），您就無法區分它們。迄今為止對CPT最嚴格的測試是電子和正電子磁矩之比的測量，精度達到萬億分之二（R. Van Dyck, Jr. 和 P. B. Schwinberg，華盛頓大學，1987年）以及質子和反質子的質量電荷比的測量——發現為0.999,999,999,91至90萬億分之一（G. Gabrielse，哈佛大學，1998年）。
反物質的出現是為了解決這樣一個事實，即描述自由運動粒子方程（能量、動量和質量之間的相對論關係）不僅具有正能量解，而且還具有負能量解！如果這是真的，那麼沒有什麼可以阻止粒子下降到無限負能量狀態，在此過程中釋放出無限的能量——而這並沒有發生。 1928年，保羅·狄拉克假設存在帶正電的電子。結果是一個描述物質和反物質的量子場方程。這項工作是一次真正具有歷史意義的勝利，因為它得到了實驗證實，並開創了關於粒子和場的新思維方式。
1932年，卡爾·安德森在威爾遜雲室實驗中測量宇宙射線時發現了正電子。 1955年，在伯克利貝伐特隆，埃米利奧·塞格雷、歐文·張伯倫、克萊德·韋根德和托馬斯·伊普西朗蒂斯發現了反質子。 1995年，在歐洲核子研究中心（CERN），科學家們首次合成了反氫原子。
當粒子和它的反粒子碰撞時，它們會湮滅成能量，能量由“力傳遞”粒子攜帶，這些粒子隨後會衰變成其他粒子。例如，當質子和反質子在高能量下湮滅時，可以產生頂夸克-反頂夸克對！
當我們考慮到物理定律幾乎對稱地對待物質和反物質時，出現了一個有趣的難題。那麼，為什麼我們沒有遇到由反原子組成的反人呢？為什麼我們觀察到的恆星、塵埃和一切事物都是由物質組成的呢？如果宇宙開始時物質和反物質的數量相等，那麼反物質在哪裡呢？
實驗上，來自室女座星系團的湮滅輻射的缺失表明，在約20兆秒差距（Mpc）內，即典型的星系團大小內，幾乎找不到反物質。即便如此，仍然存在著豐富的宇宙輻射中反物質的搜尋計劃。其中，來自高能反物質望遠鏡（一個氣球宇宙射線實驗）以及美國宇航局太空梭上的阿爾法磁譜儀100小時資料的結果支援了我們宇宙中物質的優勢地位。然而，美國宇航局軌道康普頓伽瑪射線天文臺的結果正在揭示銀河系中心可能存在的反物質雲和噴泉。
我們說過，物質和反物質之間存在近似對稱性。這種微小的不對稱性被認為至少部分地解釋了為什麼在我們的宇宙中物質比反物質壽命更長。最近，歐洲核子研究中心的NA48實驗和費米實驗室的KTeV實驗都以足夠的精度直接測量了這種不對稱性，從而確定了它的存在。包括斯坦福直線加速器中心的BaBar實驗和日本KEK的Belle實驗在內的許多實驗將在不同的粒子系統中面對同樣的問題。
低能量的反物質用於正電子發射斷層掃描（參見大腦的PET影像）。但是，反物質主要作為科幻電視劇《星際迷航》中虛構的星際飛船“企業號”的燃料而引起公眾的興趣。事實上，美國宇航局正在關注反物質作為星際推進的潛在燃料。在賓夕法尼亞州立大學，反物質空間推進小組正在解決使用反物質湮滅作為推進能量來源的挑戰。火星見？
答案最初發佈於1999年10月18日