吸收系数的测量结束后，赵忠尧想进一步观测重元素对硬伽马射线的散射现象。由于反常吸收只能在重元素上被观测到，赵忠尧决定选择铝和铅作为轻、重元素的代表，比较硬伽马射线在这两种元素上的散射强度。这个实验结果首次发现，伴随着硬伽马射线在重元素中的反常吸收，还存在一种特殊辐射，这种特殊辐射的能量大约等于一个电子的质量，而且它的角分布大致为各向同性。当硬伽马射线通过重金属铅时，会产生成对的正反物质——反物质碰到正物质，两者迅速消失，并演变成光子。这是人类历史上第一次观察到了正反物质的湮没现象。
赵忠尧的这些研究成果是正电子发现的前导，他是第一个观测到正反物质湮灭的人，也是物理学史上第一个发现了反物质的物理学家。这个发现足以使赵忠尧获得诺贝尔奖，而且当时瑞典皇家学会也郑重考虑过授予他诺贝尔奖。不幸的是，一位在德国工作的知名物理学家对赵忠尧的成果提出了强烈质疑，影响了赵忠尧的成果被进一步确认。
诺贝尔物理学奖委员会前主任爱克斯朋在撰写的一篇文章中坦诚地写道：“书中有一处令人不安的遗漏，在谈到有关在重靶上高能（2.65兆伏）伽马射线的反常吸收和辐射这个研究成果时，书中没有提到中国的物理学家赵忠尧，尽管他是最早发现硬伽马射线反常吸收者之一，但赵忠尧在世界物理学家心中已经是实实在在的诺贝尔奖得主！”
