Particules subatomiques exotiques qui sont comme des particules "normales" à part une, contraire, propriété—telle que le positron, qui est comme un électron mais chargé positivement plutôt que négativement - sont collectivement connus sous le nom d'antimatière. Des études directes des collisions entre les particules de matière et celles d'antimatière à l'aide d'installations géantes telles que celles du CERN peuvent faire progresser notre compréhension de la nature de la matière. Une nouvelle étude menée par Tasko Grozdanov de l'Université de Belgrade en Serbie et Evgeni Solov'ev de l'Institut de recherche nucléaire près de Moscou en Russie a cartographié les niveaux d'énergie d'une forme exotique d'hélium produite de cette manière. Ce travail, qui est publié dans EPJ D , a été décrit par un commentateur comme « ... un nouveau joyau dans le trésor des réalisations scientifiques en théorie de la physique atomique ».

Un atome d'hélium ordinaire est constitué d'un noyau avec deux protons et deux neutrons entourés de deux électrons. Des expériences au CERN ont impliqué la collision d'antiprotons lents avec ces atomes d'hélium pour former une forme exotique d'hélium appelée hélium antiprotonique, dans lequel l'un des électrons est remplacé par un antiproton (une particule comme un proton mais avec la charge négative d'un électron). Ainsi, un atome d'hélium antiprotonique n'est pas chargé, comme l'hélium ordinaire, mais comprend une particule chargée négativement plus de 1800 fois plus lourde qu'un électron.

Les atomes d'hélium antiprotoniques ne peuvent survivre que dans des configurations dans lesquelles l'antiproton ne peut pas «tomber» dans le noyau et s'annihiler. Jusqu'à maintenant, la seule configuration largement étudiée implique des antiprotons faisant des orbites circulaires autour du noyau, protégé par l'électron restant. Grozdanov et Solov'ev décrivent une configuration différente, nommé état de « planète gelée », dans laquelle l'électron circule rapidement autour du noyau, générer un puits de potentiel qui piège l'antiproton. La durée pendant laquelle l'antiproton peut rester piégé dans ce puits dépend de son énergie et de la distance au noyau. Les chercheurs prévoient d'étendre leurs études pour inclure des configurations similaires qui tournent, qu'ils suggèrent peut être plus propice à la recherche expérimentale.