1995年,
欧洲核子研究组织(CERN)和德国的研究小组发现在反质子周围与正电子反应,产生反氢圈,次年一月公布结果。
根据
粒子物理学的CPT定律,反氢的不少特性均与氢相同,包括
质量、
磁矩及在量子状态中的过渡频率(即把
激光或
微波光束射在反氢原子上,会发出与氢相同颜色的光,例如:1s-2s的过渡频率同样为243nm)。由于反物质的
质量不会呈负数,因此在
万有引力方面,反氢也应与正氢相同。
当反氢原子与正物质接触,它们会很快
湮灭并化为
伽马射线及高能量
π介子,这些π介子又很快会衰变为μ子、
中微子、正子及电子,并很快会消失。如果反氢原子处于
真空环境,又不与正物质碰撞,它们理应永远存在,不会湮灭消失。
自然界的环境不会出现反氢,因此需靠人们以
粒子加速器来制造。1995年,
欧洲核子研究组织(CERN)成功在
瑞士日内瓦的研究所中,以射击反质子来制造反氢原子,而这些反质子是在粒子加速器中的氙原子团中产生的。当一粒反质子接近氙原子核时,会产生正负电子各一粒,正电子给反质子抓获时,便会产生反氢原子。由于每粒反质子能变为反氢原子的机会率约为10,因此以这个方法去大量生产反氢原子,成本定会极为昂贵。
近年,ATRAP及ATHENA两个计划正于CERN共同进行研究,他们把从
放射性金属
钠中产生的正电子与困在
彭宁离子阱中的反质子融合为反氢原子,每秒钟可生产100颗,这个方法于2002年首度试验,至2004年共生产了数十万颗。
这些反氢原子由于温度极高,约为
摄氏数千度,因此撞向实验器皿时湮灭的机会也极高。而下一个目标是要制造低温的反氢,并处于接近绝对零度的水平,使之可由磁场来密封。然后可以激光来准确量度其过渡频率,如果其结果与正氢不同,纵使其差距小,也能证明它们的特性不完全相同,并能帮助解释为何宇宙的物质以正物质为主,而非反物质。
2016年12月19日,《自然》杂志登出
CERN的反氢激光物理仪器(Antihydrogen Laser Physics Apparatus︔缩写作ALPHA)反质子减速器测得反氢中最低的两个
能级(1S与2S)之间的
电子跃迁,其结果在实验误差内与一般的氢原子一致,吻合物质-反物质对称性的CPT对称性定律概念。
人们亦可利用同样方法制造反氘、反氚,或甚至是反氦,只是其难度更高。在2011年4月29日出版的英国《自然》杂志上刊登了成功合成
反氦-4的消息,方法是将两个接近光速的金原子核对撞,通过筛选共探测到18个反氦-4的信号。