反物質是自然界留給我們的最大謎團之一。
按照“大爆炸”理論，宇宙誕生之初曾經產生了等量的正物質與反物質。但為什麼我們現在看到的世界幾乎都是由正物質構成的呢？
1967年，前蘇聯科學家薩哈羅夫提出了一種解釋，認為對於物質與反物質而言，物理定律必然要有所不同，這一現象稱為“電荷反轉和宇稱反演不守恒”（簡稱“CP破缺”），即由於正、反物質在內部結構和物理特性上存在差異，導致正、反粒子的衰變速率不同而造成的。
電荷反轉就是把所有粒子用其反粒子代替，宇稱反演實際上就是鏡像反射，或者更確切地說，就是把空間左右顛倒過來。20世紀50年代，兩位美籍華裔科學家李政道和楊振寧提出某些基本粒子在弱相互作用下宇稱不守恒的觀點，並由另一位美籍華裔女科學家吳健雄加以實驗證實。李政道和楊振寧因此獲得1957年諾貝爾物理學獎。
目前世界頂尖的一些高能物理研究機構，例如歐洲核子研究中心、美國斯坦福直線加速器中心、布魯克海文國家實驗室、日本築波科學城等正在進行有關考察一類名為B介子的粒子和反粒子的衰變中發生CP破缺的實驗，結果初步證實了薩哈羅夫的推斷。
科學家還發現，要解開反物質之謎，必須深入研究反粒子的內部結構和物理特性。20世紀30年代，科學家們就已人工製造出正電子。1955年，美國伯克利·勞倫斯國家實驗室的科學家利用粒子加速器加速質子，產生極高能量，首次人工製造出反質子。
有了正電子和反質子，科學家便嚐試在實驗室中將它們合成，用人工方法製造反物質。
2000年9月，歐洲核子研究中心的科學家使用反質子減速器，利用磁場將高能反質子和正電子冷卻、減速和聚積，最終在絕對溫度0.5K（零下272.66℃）以下的冷卻環境中，通過彭寧離子阱裝置成功製造出約5萬個低能態的反氫原子，並且可以把反質子和正電子保存兩個月之久。這是人類首次在受控條件下製造出大批反物質。
反物質的潛在用途十分誘人，1g反物質與對應的正物質所發生的湮滅反應將釋放出相當於4萬t爆炸當量的巨大能量，能量釋放率遠高於氫彈爆炸，這些能量轉換成電力後足夠上萬個家庭用一年。
（歐洲核子研究中心的科學家使用反質子減速器製造反氫原子）
不過，目前製造反物質所需的能量要遠遠大於其湮滅反應釋放的能量，因此用反物質來解決未來的能源問題是不現實的，但反物質可用作未來星際航行運載火箭的燃料。隻需0.01g氫和反氫原子結合湮滅，所產生的推力就相當於120t美國航天飛機使用的火箭燃料，而一顆像藥丸那麼大的反物質足以讓一艘宇宙飛船航行數百年。