1932年在宇宙射线中发现了正电子，证实了狄拉克的预言。1956年美国物理学家欧文·张伯伦（Owen Chamberlain）在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子。进一步的研究发现，狄拉克的空穴理论对玻色子不适用，因而不能解释所有的粒子和反粒子。根据量子场论，粒子被看作是场的激发态，而反粒子就是这种激发态对应的复共轭激发态。如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。由反原子构成的物质就是反物质。