量子力学粒子有两种类型，费米子和玻色子。玻色子构成了通常所说的能量，费米子是物质。爱因斯坦提出理论，并在后来被观测证实，物质转化为能量的公式是E = MC2C是一个常数，等于光速的名义速度。
泡利不相容原理表明两个或两个以上的费米子不能在时间和空间中占据相同的位置。这个约束不适用于玻色子。
经验证据明确表明，宇宙一直在迅速膨胀，现在仍然在迅速膨胀。1927年，乔治·亨利·约瑟夫Édouard Lemaître提出了这样的理论:在某一时期，所有物质和能量的先驱占据了一个小点。这个概念在概念上被进一步细化，称为奇点。随后的观测数据，包括微波背景辐射的存在，都支持了这一观点。
1968年和1970年，英国理论家斯蒂芬·霍金、乔治·埃利斯和罗杰·彭罗斯在爱因斯坦的广义相对论的基础上提出，时间和空间确实有一个确定的开端，与物质和能量的诞生相吻合。
现在，利用普遍接受的自然物理定律，在理论上有可能越来越精确地确定开始一切的原始大爆炸之后紧接着发生的事件的顺序。
我们目前的冰棒年代学模型表明，这一事件发生在137.98亿年前。在此之前，除了一个可能是质子大小的单一点外，什么都不存在。没有滴答作响的时钟来决定大爆炸何时发生，因为大爆炸标志着我们现在测量的时间和空间的开始。
起初，热量如此之多，以至于物质，甚至基本粒子，都不能以离散实体的形式存在。随着它的快速膨胀，仍然热得难以想象的宇宙冷却到足以发生对称性断裂。这包括存在状态的逐步演化，在这种状态下，强力与弱力分离，第一个基本粒子出现了。
进一步的对称性破坏发生了，所有这一切都发生在存在的第一个小时，所有我们所知道的粒子，包括全尺寸的中性原子，主要是氢，出现了。
2011年，欧洲核子研究中心的研究人员首次捕获并储存了反物质原子。这里显示的是反氢合成和捕获区域的仪器，包括原子陷阱磁铁，一个模块化的湮灭探测器，和一些彭宁陷阱电极。没有显示的是用来产生巨大的1-T磁场的装置。
根据我们对物质和反物质的了解，似乎有理由假设它们是随着快速膨胀的宇宙冷却到足以让它们存在的程度而产生的。鉴于此，今天一个令人困惑的问题是所有反物质发生了什么?
通过次级现象，反物质可以在宇宙中以相对较小的数量被观测到。它可以在实验室环境中创造，一次只需要有限的原子数量。反物质不可能储存在传统的容器中，因为反物质和物质一接触就会立即被摧毁。然而，一种被称为潘宁陷阱的装置可以利用磁场和电场的结合限制非常小的反物质。
反物质是目前制造成本最高的材料。据美国宇航局估计，制造一克反氢要花费62.5万亿美元。对于正在进行的研究项目来说，少得多的资金就足够了。
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