L'inizio del ventesimo secolo fu, per la fisica, un periodo particolarmente vivace.

Nel 1905 Albert Einstein propose la teoria della relatività ristretta e negli anni '20 i fisici tedeschi Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg inventarono la teoria quantistica della fisica. Ma la loro teoria non era relativistica.

Nel 1928 il fisico inglese Paul Dirac risolse il problema proponendo un'equazione che combinava la teoria quantistica con la relatività speciale.
Questa equazione sembrava però presentare un grave problema. Essa  prevedeva un elettrone con energia positiva ed uno con energia negativa. Ma nella teoria classica l'energia di una particella deve essere sempre un numero positivo!  Allo scopo postulò che tutti gli stati ad energia negativa fossero occupati, e che il passaggio dell'oggetto occupante uno di quegli stati ad uno stato di energia positiva si manifestasse come la "creazione" di una coppia particella (quella emersa) - antiparticella (il "buco" nato fra gli stati ad energia negativa).

Dirac successivamente, si pose il problema di che cosa potesse essere l'antiparticella dell'elettrone, e l'idea definitiva che si fece era che per ogni particella dovesse esistere una corrispondente antiparticella, con la stessa massa, ma con carica elettrica opposta. In particolare all'elettrone deve corrispondere un antielettrone, identico all'elettrone, ma con carica elettrica positiva. Nella sua lezione per il premio Nobel, Dirac speculò anche sulla possibile esistenza di un universo nuovo, un universo costituito di antimateria!

La fisica, però, è una scienza sperimentale e tutte le predizioni teoriche debbono passare al vaglio di esperimenti. In questo caso, ciò voleva dire che le antiparticelle dovevano essere osservate sperimentalmente.

Fig 2: Carl D. Anderson Premio Nobel in Fisica nel 1936.

Nel 1932 il fisico americano Carl David Anderson osservò nei raggi cosmici una particella che si comportava come un elettrone, ma che aveva carica positiva: aveva scoperto la prima antiparticella, l'antielettrone, chiamato anche positrone.

Per scoprire l'antiprotone, l'antiparticella del protone, fu necessario attendere l'avvento di potenti acceleratori di particelle che accelerano protoni o elettroni fino a raggiungere energie elevate.  Negli anni '50 un acceleratore a Berkeley, in California, raggiunse energie sufficienti per produrre antiprotoni e antineutroni, che vennero osservati tramite sofisticati apparati.
Negli anni seguenti gli acceleratori del CERN di Ginevra e di Brookhaven negli USA permisero di produrre ed osservare l'antideutone, poi acceleratori ancora più potenti permisero di produrre ed osservare, a Serpukhov in Russia e al CERN di Ginevra, gli antinuclei antielio 3  e antitrizio.

Recentemente antiatomi di anti-idrogeno (anti-H = anti-p + e⁺) sono stati prodotti al CERN, decelerando antiprotoni e antielettroni tenendoli "imbottigliati" nel vuoto tramite campi magnetici. L'anti-idrogeno è più difficile da "imbottigliare" perché elettricamente neutro; la maggior parte degli antiidrogeni raggiunge una parete dove annichila con un atomo del mezzo.