ASACUSA vise à étudier les différences fondamentales entre matière et antimatière. Contrairement à leurs collègues des expériences ATRAP et ALPHA, les physiciens d’ASACUSA ne comparent pas directement les atomes aux antiatomes correspondants : ils créent des atomes hybrides comme « l’hélium antiprotonique ».

Avec deux électrons en orbite autour d’un noyau central, l’hélium possède, après l’hydrogène, la structure atomique la plus simple. C’est en remplaçant un de ces électrons par un antiproton (la particule d’antimatière correspondant au proton) que les physiciens obtiennent un atome d’ « hélium antiprotonique ». La création de ces hybrides s’avère moins difficile que la fabrication d’atomes d’antihydrogène (l'homologue d'antimatière de l'hydrogène), et leur durée de vie est plus longue.

L’équipe ASACUSA utilise le décélérateur d’antimatière du CERN pour projeter des faisceaux d’antiprotons dans de l’hélium gazeux froid. La plupart des antiprotons s’annihilent rapidement au contact de la matière environnante. Seul un nombre très réduit se combine avec l’hélium en formant des atomes hybrides qui contiennent à la fois de la matière et de l’antimatière. Grâce à des faisceaux laser qui excitent les atomes, ASACUSA peut mesurer la masse de l’antiproton à un niveau de précision jamais atteint, permettant ainsi la comparaison avec le proton.