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大多數人對氦氣有兩件事的瞭解。一是吸入氦氣會使你的聲音變得滑稽地尖銳；二是氦氣非常輕，這就是為什麼充滿氦氣的氣球會在較重的空氣中向上漂浮。但在粒子物理學方面——特別是當涉及到反物質的核物理學時——氦氣絕不是輕量級的。普通氦氣有兩個質子和兩個中子，質量是氫氣的四倍，而氫是最輕的元素。（氫和氦都有其他穩定的同位素——質量不同的原子變體——但它們在自然界中很罕見。）
反物質領域是一種影子世界，在我們以物質為主的世界中，粒子具有相互湮滅的對應物——電子的反物質夥伴是正電子，質子的反物質夥伴是反質子，中子的反物質夥伴是反中子，等等。大爆炸應該產生了大量的物質和反物質，但後者在我們的經驗中卻出奇地稀少，物理學家和宇宙學家想知道為什麼。為了研究這種看似自然界的不對稱性，科學家們幾十年來一直在高能碰撞中製造亞原子反粒子，甚至成功地產生了短壽命的反物質原子核和原子。
但是，這些反原子核和反原子很難控制——它們在接觸普遍存在的普通物質時會以能量爆發的形式湮滅——並且僅以最基本的形式被創造出來，即作為反質子、反中子，有時是正電子的微小集合。現在，一個研究小組利用位於紐約州阿普頓的布魯克海文國家實驗室的粒子對撞機，產生了迄今為止最重的反物質元件：兩個反質子和兩個反中子，它們共同構成了氦4原子核（也稱為α粒子）的反物質孿生體。（氦4是普通氦；對於更稀有、更輕的氦3同位素（具有兩個質子和一箇中子）已經觀察到反物質對應物。）
透過篩選數十億次金離子碰撞產生的粒子碎片，這些金離子在布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機中以 99.995% 的光速行進，然後在 STAR 探測器內部碰撞，研究人員識別出 18 個獨立的氦4反原子核。（該對撞機簡稱 RHIC，STAR 是 Solenoidal Tracker at RHIC 的首字母縮寫。）這些反原子核一旦在碰撞中產生，就會迅速與探測器中的普通物質湮滅並消失。研究人員於 3 月 16 日在 一篇釋出在物理學預印本網站 arXiv.org 上的論文中宣佈了他們的發現。
該研究的作者已將論文提交給Nature雜誌，該雜誌在出版前有嚴格的媒體沉默政策。因此，他們不想討論他們的工作。（大眾科學是Nature出版集團的一部分。）
但獨立的物理學家稱這項結果是一項令人印象深刻的實驗成就，即使並非完全出人意料。“他們能夠提取這些罕見產生的物體，這是一項巨大的技術成就，”馬里蘭大學帕克分校的核物理學家湯姆·科恩說。“但每個人都相信——我幾乎可以說知道——反α粒子可能存在。” 科恩將這一壯舉比作攀登世界最高峰：“你能做到這一點確實令人印象深刻，但珠穆朗瑪峰頂峰的存在並不是什麼大驚喜。”
另一位物理學家，因為被要求避免公開評論結果而希望保持匿名，也贊同科恩的反應。“他們能夠做到這一點，看到這些罕見事件並令人信服地將它們分離出來，這真的非常非常令人印象深刻，”他說。“他們發現的是，沒有什麼令人震驚的；它就在預測的位置。”
真正令人震驚的是反物質的行為方式與物質相比存在一些偏差，這可能有助於解釋為什麼我們的宇宙環境以物質為主，幾乎沒有反物質。日內瓦郊外的大型強子對撞機等粒子對撞機現在每年都在向類似大爆炸的能量水平推進，以尋找此類新物理學的線索。在較低能量下進行的補充實驗已經成功地產生並捕獲了——儘管時間很短——反氫原子，目的是對反原子的性質進行精確測量。但到目前為止，物質-反物質不對稱性的原因仍然是一個懸而未決的問題。
至於 STAR 合作組織新發現的氦4反原子核，它們很可能在一段時間內保持最重反物質碎片的桂冠。元素週期表上的下一個穩定原子核是鋰6，它有三個質子和三個中子；它也將具有反物質對應物。但 STAR 研究人員指出，儘管氦4反原子核非常稀有，在十億次碰撞中僅顯現 18 次，但反鋰6 仍然更加稀有。其預計的產生率約為氦4反原子核的百萬分之一，這使其超出了當今加速器的能力範圍。