物理界突破！20年“马拉松”实验表明：“万物之本”原子核结构可能有新范式

阿德莱德大学的科学家们正在研究原子基本物理特性，现在，他们可能遇到了一个关于原子核构建方式的新范式。

阿德莱德大学物理学教授安东尼-托马斯说："我们一直在对一个实验进行理论分析，该实验从构思到发表历时20年，也算一个马拉松实验。”

实验最初的目的是准确测量夸克的分布，特别是作为动量函数的下夸克。夸克是基本粒子的一种类型，也是物质的基本成分。所有通常可观察到的物质都是由上夸克、下夸克和电子组成。

托马斯教授说：“了解夸克如何与质子的动量相关，是自50年前夸克被发现以来就一直无法测量的基本属性。它能检验我们对量子色动力学（QCD）的理解，即强作用力的基本理论。”

所有已知的自然力都可以追溯到四种基本力：引力、电磁力、强力和弱力。它们支配着物体或粒子相互作用以及粒子衰变的方式。

马拉松实验在20年中收集了关于夸克和物质性质的宝贵信息，这有助于世界各地的物理学家开展其他工作。然而，实验产生了一个独特的证据，让科学家对原子核的形成方式产生了极其重要的新见解。

托马斯教授说：“核物理学的一个基本且未回答的问题是，核是否由质子和中子构成，或者它们是否由具有中子和质子数量的准粒子构成，只不过其内部的夸克结构被原子核内的巨大力量所改变。”

欧洲核子研究组织（CERN）在20世纪80年代的一项实验提供了这种变化的证据，并称之为EMC效应。

托马斯教授说：“我们的工作表明，在一个中子和质子数量不相等的原子中，上下夸克的动量分布变化会有所不同，这种现象被称为矢量EMC效应。我们对20年前开始的数据进行了分析，为这种等矢量EMC效应的存在提供了第一个实验性提示。它肯定会激发大量的进一步实验，最终我们会知道，我们是否真的找到了一个关于原子核构建方式的新范式。”

该研究论文题为"Isovector EMC Effect from Global QCD Analysis with MARATHON Data"，已发表在《物理评论快报》期刊上。主要作者为C. Cocuzza等人。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.242001