反物质引领着一个最大的谜题：为什么宇宙中占主导的不是反物质？现有科学认为，140亿年前的大爆炸能量生成了完美平衡的物质和反物质。这种从辐射能到物质和反物质的转变并不是单向的；如果生成的物质和反物质随后相碰，会互相湮灭，而之前禁锢在其中的能量也会通过γ射线的方式释放出来。初期的宇宙就像一锅沸腾的熔浆，其中这种碰撞非常普遍，而新生的物体并不能生存太久。如果大爆炸产生的物质和反物质在初期是均等的，那么很快它们就会互相湮灭。
这给了我们另一种启示从而理解这个问题。谜团的重点并不在于为何反物质会消失，更多的是为何物质留存下来了？答案也许是，它们之间并非完美镜像对称的，相互有一些差异。
在最底层的晦涩难懂的物理世界中，我们知道它们存在微小差异，但是基本的电子、质子和中子与它们的反粒子都表现出精确的匹配关系。即使存在不同，其差异也超出了我们测量的能力范围。它们的一切都如狄拉克的预言一样：普通物质中的粒子与它们的反粒子是完美对应的。
虽然反氢原子是现在研究最透彻的“反”物质簇团，但很多理论和实验都表明所有的原子元素都能以“反”形式存在。我们熟悉的元素周期表中罗列出了原子元素，它们的原子核由质子和中子构成，外围包围着电子；同样地，也可以有一个反元素周期表罗列出反原子元素，它们的反原子核由反质子和反中子构成，外面围绕着正电子。用于解释物质原子稳定性的量子力学定律，也同样适用于解释反物质原子稳定性。电荷符号反转了，但是同性相斥、异性相吸的定律还是一样的。
元素间复杂的互动形成了氨基酸、DNA以及生命体，同样的这种互动也允许反元素间形成各种联合，比如反DNA甚至反生命。反物质化学与物质一样：各种形态的反星球和反物质都是可以实现的，和我们熟悉的支配宇宙的物质并无不同。在遥远的宇宙另一端，是否存在一些反星系，其中反物质构成的反行星围绕着反恒星运转，而它们也在等待着外星宇航员的到来。我们怎么能确定没有巨型的反物质存在于某个其他角落？
地球与宇宙中大部分星球都不同 。我们内部元素的丰度与其他大多数星球都不同，那么自然有可能我们相对其他星球而言物质的正反也不同。所以，首先我们承认在附近不存在反物质，其次我们假设宇宙中其他角落甚至整个实体宇宙都是由物质构成的，反物质在宇宙中受到排斥。仰望天空，一个遥远恒星发出的光芒穿过浩瀚宇宙到达地球，看起来就像昏昏欲灭的烛光——这么遥远的星体我们如何得知它的成分？从地球上我们只能看到星光，而迄今为止我们还无法分辨这些光是从元素还是反元素中发出的，因此无法通过观察夜空中的星光来简单地分辨出恒星和反恒星。
人类早已登上了月球，也已经将机器人探测器送上了火星，没有发生湮灭，因此我们知道这个范围内没有反物质。整个太阳系都会受到太阳风袭击，这是一种由太阳发出的亚原子粒子流。如果太阳是反恒星，那么太阳风必然由反粒子组成。当太阳风到达星球表面时，反粒子和星球表面物质会发生湮灭，我们就能测量到湮灭发出的γ射线。但是我们没有测量到这种γ射线。
这也驳斥了那些认为彗星是反物质的理论。 如果一个反彗星穿过太阳风，湮灭放出的γ射线量将是惊人的，每一克湮灭释放出来的能量都相当于广岛原子弹威力的两倍。 乔托探测器（the Giotto Probe）已经成功地从哈雷彗星内部传出了图像。如果太阳系真的存在反彗星和反陨石，其含量也不会大于物质的量的十亿分之一。
当恒星发生爆炸，各种碎片会在空间中乱飞，如果某个碎片被地球磁力捕获，它就会冲入大气层，这就是我们所谓的宇宙射线。考虑到正电子是在宇宙射线中发现的，而且宇宙射线中也发现了反质子，人们自然就会想到这些反粒子可能是远处反恒星爆炸的残余碎片。但恰恰相反，事实是普通物质产生的高能宇宙射线轰击大气层顶部的空气，释放出来的能量形成了这些正电子和反质子。如果一颗反恒星发生爆炸，各种反元素碎片飞入宇宙空间，这是有可能的；但是其反元素或反核子不可能出现在如此遥远的地球大气层内的宇宙射线中。通过质谱分析卫星，研究者在大气层以外寻找射线中的反物质；而在南极上空的大气层边缘，一些浮空的探测气球也在做相同的工作。 但迄今为止没有任何发现，甚至没有发现诸如反氦这类极简单的反元素，反而发现了大量单独的正电子和反质子。
这些反元素是否在旅途中被摧毁了？虽然有这种可能，但没有证据可以证明。当正电子穿过星际介质，介质中的电子会与其发生湮灭，放出特殊的γ射线脉冲；同样地，反质子穿过时也会发生湮灭。星际空间接近真空，但绝非空无一物。因此，如果反物质要穿过数光年的距离，它早晚都会撞上某个物质，从而被发现。更何况天上还弥漫着数百万个星系，它们中的一些存在近程碰撞，这些力会作用到其内部的各个恒星上，效果如引力潮汐一样。如果任何一个碰撞星系是由反恒星组成的，那么在星系边缘就会出现特殊的γ射线脉冲，但同样地，我们迄今没有发现任何这种脉冲。
所有的迹象表明，发现的反物质都来自于普通物质之间碰撞产生的刹那焰火，比如宇宙射线与大气间的碰撞。在过去的30余年中，我们一直探测到银河系中心发射出的特殊γ射线，表明银河中心存在大片正电子云。2008年，卫星上的γ射线望远镜“积累”（Integral）发现这些正电子云处于X射线双子星区域。这些都是普通的恒星，只是正在被中子星或黑洞所慢慢侵蚀。这些衰亡恒星的周围存在大量气态材料，这些材料螺旋形地朝着侵蚀者前进，前进的过程中温度上升得极高，并产生成对的电子和正电子。 把视野放近一点，2002年发生的一次大型太阳耀斑产生了大量高能粒子，它们与太阳表层的慢速粒子碰撞产生出正电子。估计产生的正电子足有半公斤的量；如果将这些正电子湮灭掉，释放出的能量足以保证整个英国两天的能源需求。
所有的证据都表明，除了上述过程产生的短暂反粒子外，我们周围数亿光年范围之内的所有东西都是由物质构成的。这个范围当然已经非常大了，但是相对整个宇宙而言却只是一个微小的部分。还有很多未被探索的宇宙空间，在那里，反物质也许才是主宰。物质和反物质是不是被分成了不同的独立区域呢？
我们今天所见的宇宙，是大爆炸之初的火热产物冷却后形成的残体，而当物体冷却后，其性质也会发生改变：水冷却后变成雪花，金属冷却后变成磁体。与之类似，当宇宙冷却下来，就可能出现分离的物质和反物质区域。在大爆炸发生后的极短时间内，新生的宇宙可能只是一个辐射能量泡沫，物质和反物质不断生成继而湮灭。宇宙继续成长和冷却，直到它的热度不足以支持物质和反物质的生成—湮灭循环。从自然概率论上来讲，此时应该存在一些区域中物质稍微占优，而另一些区域中反物质稍微占优。随着宇宙继续冷却，在物质主宰的区域基本粒子相互胶连，使得恒星和元素开始出现，而反物质区域中则出现了反恒星。
虽然存在上述可能，但是大部分的宇宙模型都否认这种猜想。当今的主流思想认为整个的可见宇宙都是由物质组成的，反物质是被排斥的。在外太空中，平均每5立方米的空间内存在一个质子和100亿量子的辐射，并不存在反质子。我们通过理论知道的早期宇宙描述以及正负电子对撞机中得到的实验结果都证实：在大爆炸的高温余波中这些数量应该是100亿量子的辐射，加100亿个反质子，加一百亿零一个质子。推论认为，宇宙产生后马上就发生了一次大湮灭，而现在保留下来的物质宇宙正是来自于100亿中存活下来的那一个质子。今天所有的一切，都是某个庞然大物消失后剩下的一丝残片。
如果推论属实，那么在质子比反质子多几十亿分之一的这个平衡被建立起来之前，就一定已经发生过什么。在普通的物质和反物质之间，一定存在某种分别。想要探索这种分别是什么，并了解物质和反物质的不平衡最初从何而来，我们首先需要理解今天所谓的物质是如何从大爆炸中产生出来的。
