La existencia de antimateria fue predicha por primera vez por Paul Dirac en 1928.
Hasta entonces, la mecánica cuántica se basaba en la ecuación de Schrodinger (o equivalente, la ecuación de Heisenberg), que eran ecuaciones no relativistas. Es decir, eran invariantes galileanos en lugar de invariantes de Lorentz como lo requiere la relatividad especial. La falta de invariancia de Lorentz significa que la teoría se descompondrá a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.
En pocas palabras, Dirac descubrió una versión invariante de Lorentz de la ecuación de Schrodinger (conocida como ecuación de Dirac). Fue un gran éxito, ya que predijo la estructura fina de los espectros atómicos y el espín electrónico. El único problema fue que predijo estados de energía negativa para los electrones. Si estos estados de energía negativa realmente existieran, significaría que todos los electrones de energía positiva eventualmente decaerán en niveles cada vez más negativos, emitiendo una cantidad ilimitada de radiación en el proceso. Para evitar esto, Dirac propuso que todos los niveles negativos de energía fueran llenados por electrones. (Estos se llaman electrones virtuales porque no se pueden observar directamente). Según el principio de exclusión de Pauli, no pueden existir dos electrones en el mismo estado; por lo tanto, los electrones de energía positiva no se descompondrán en niveles de energía negativos si ya están ocupados. Problema resuelto.
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Ahora, no hay nada que impida que un electrón en un nivel de energía negativo absorba radiación y se excite a niveles de energía positivos. Cuando eso suceda, terminarás con un electrón ordinario y un nivel de energía negativa vacante. Estos niveles de energía negativa vacantes se comportan exactamente como un electrón (misma masa, mismo giro, etc.), excepto con una carga eléctrica positiva. Dirac predijo que estos antielectrones y antipartículas para otras partículas realmente existían.
Carl Anderson descubrió los antielectrones en 1932 en rayos cósmicos y los nombró positrones (acrónimo de electrones positivos).
Se descubrieron antipartículas similares para protones (Antiproton) en 1955 (por Emilio Segrè y Owen Chamberlain) y para neutrones en 1956 (por Bruce Cork) usando el acelerador de partículas Bevatron. Desde entonces se han detectado antiprotones en los rayos cósmicos.
