狄拉克方程最初的目的是解释电子。但是，它适用于所有的费米子，特别适用于质子和中子。方程暗示电子具有负能量版本，狄拉克成功地将其诠释为带正能量和正电荷的正电子；与之类似，方程暗示质子和中子也具有反物质配对——反质子和反中子。反质子和质子具有相同的质量，但是带负电。相似地，反中子与中子质量相同，也不带电。那么问题来了，反中子和中子都不带电，那么二者有何不同呢？
虽然中子整体不带电，但是其内部却有电荷。正如我们所知，质子和中子虽然极小，但仍然存在于一个可测量的尺度之内，内部有正负电荷在旋转，而这些电荷加合起来就成了我们所说的质子和中子的带电性。虽然中子的总电荷为零，但是内部电荷运动会形成旋转电流和磁性，当中子穿过磁场时这些性质就会表现出来。在反中子内部，每个单独的电荷都是反向的，因而其内部电流的变化也与中子内部的情况恰恰相反。结果导致磁性发生反向，就像南北极会调转过来一样。在磁场中，中子和反中子的轨迹是互为镜像的。 我们在后面会看到，形成质子和中子的电荷点本身也是小的粒子，称为夸克。质子和中子都由夸克组成；而它们的反物质配对就是由反夸克组成的。
正电子被发现之后，人们开始尝试验证反氢原子的另一个部分的存在——反质子。这个困难在于，质子质量是电子的近2000倍，所以反质子应该比正电子质量大得多，这意味着需要更多的能量才能产生反质子。虽然宇宙射线中也存在一些反质子，但是它们非常罕见，难以探测到。
截至1950年，人们在宇宙射线中已经发现了很多新粒子。它们之中包括，缪子，这种加重版的电子；介子，一种质量约为质子十七分之一的玻色子，以及很多其他粒子，如K中介子，它被封为“神奇”粒子，源于其格外长的寿命；但始终没有发现反质子。当时，人们已经普遍相信反质子的存在，狄拉克的理论也给了科学家们足够的信心来找到它。由此产生了一个雄心勃勃的计划，科学家们准备在美国加州的伯克利建一座加速器，将质子加速然后轰击靶核，此时就会有足够的能量来产生反质子。其中的关键问题在于如何建造这种加速器，并且要设计一种探测系统以确信无疑地识别出反质子。
这个装置就是著名的质子加速器“Be Vatron”——其中“Be V”是“billion electron volts”（十亿电子伏特）的简称，正是反质子内部禁锢的能量值。当能量转化成质量粒子时，总是成对出现的——一对粒子和反粒子，所以质子加速器的设计能量指标足以同时产生一个质子和一个反质子，科学家们也有信心能够达到这个目标，但是实践才是检验真理的唯一标准。这个目标实现起来非常困难，因为反质子非常罕见，更多的时候产生的都是更轻的粒子（如大量的电子和正电子，或者介子）。
在科学家们面前有好几条路，目的都是要从粒子的“大海”中把反质子这个“针”捞出来；而科学委员会必须决定采用哪一种方法。由张伯伦（Owen Chamberlain）、塞格雷（Emilio Segre）、维根（Clyde Wiegand）和伊普斯兰提（Tom Ypsilantis）组成的小团队提出的想法首先被采纳，应用在新的质子加速器上。这个办法获得了成功，1955年他们宣布发现了反质子。另一个由皮奇奥纳（Oreste Piccione）领导的团队也加入了竞争，并在1957年成功发现了反中子。至此，在狄拉克发表最初预言30年之后，反物质世界的基本组分全部都出现了：正电子、反质子和反中子。
至此，反物质故事正式拉开帷幕，但紧接着的却是多年无休止的争吵，甚至引来了官司。1959年，张伯伦和塞格雷凭借领导团队对反质子的发现，分享了当年的诺贝尔物理学奖。但是皮奇奥纳可不答应了，因为他的团队也发现了反中子。当时人们普遍认为反中子的发现只是锦上添花而已，即便是皮奇奥纳自己也觉得这个发现不足以独享诺贝尔奖，但他认为，至少应该与发现反质子共享这一奖项。当然最终他没能得奖，我们来说说为什么。
当质子加速器管理委员会开始考虑谁来首先使用这台新装置时，皮奇奥纳就已经想到了一些聪明的办法来俘获飘忽不定的正电子，并将这些想法写在了他的设计。但是，经过全面考虑之后，张伯伦和赛格雷团队提出的设计更胜一筹，因此他们成为了第一个用户，而皮奇奥纳是第二个用户。如果故事到此结束，那么可以简单说是皮奇奥纳运气不好。但是，至少在皮奇奥纳自己看来，他的想法被用在了竞争对手的实验中，并且最终帮助他们完成了致命一击。对此他一直耿耿于怀，并于1972年提起诉讼，声称自己在13年前的诺贝尔奖评选中遭受了不公正待遇。事实证明13确实不是个吉利数：法院认为事件发生时间过去太久，根据时效法令，已经不予受理了。
至此，法律程序走不下去了；如果他早一点起诉会不会有转机，我们也不得而知。有人觉得他应该获奖；另一些人又说根本不应该，因为当时委员会给两个实验都分配了使用时间；更有人认为那些为了寻找反质子而设计出这个装置的人才最应该得诺贝尔奖，因为正是他们的“洞察力”认识到了其非凡的重要性。至少在当时的科学界，反粒子已经没什么新鲜的了。但是一切很快就发生了改变，因为后来又发现了物质的一个更深的层次——“夸克”以及反物质内的“反夸克”，这也许能最终解释物质是如何从宇宙大爆炸中产生的。
