科學(xué)家首次使用夸克和膠子特性的模型來(lái)描述原子核的特性

研究人員第一次能夠應(yīng)用理論模型通過(guò)夸克和膠子來(lái)描述原子核的性質(zhì)。到目前為止，科學(xué)家僅使用質(zhì)子和中子來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。

自從發(fā)現(xiàn)原子核的主要成分：質(zhì)子和中子以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了近 100 年。它們最初被認(rèn)為是不可分割的，但在 20 世紀(jì) 60 年代，科學(xué)家們推測(cè)，當(dāng)在足夠高的能量下進(jìn)行探測(cè)時(shí)，質(zhì)子和中子將揭示它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)——由膠子永久地結(jié)合在一起的夸克的存在。

很快，夸克的存在就被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了。然而，當(dāng)原子核中只能看到質(zhì)子和中子時(shí)，沒(méi)有人能夠使用夸克-膠子模型重現(xiàn)低能核實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)表明，在相對(duì)較低的能量下，原子核的行為就好像它們是由核子(質(zhì)子和中子)組成的，而在高能量下，夸克和膠子在原子核中是“可見(jiàn)的”。使用模型可以很好地再現(xiàn)原子核與電子的碰撞結(jié)果，這些模型假設(shè)僅存在核子來(lái)描述低能碰撞，或者僅存在部分子(夸克和膠子)來(lái)描述高能碰撞。 nCTEQ 國(guó)際夸克-膠子分布合作的科學(xué)家們已經(jīng)克服了這一長(zhǎng)期僵局。

新科學(xué)著作中提出的方法擴(kuò)展了部分子分布函數(shù)的描述?？茖W(xué)家們受到用于描述低能碰撞的核模型的啟發(fā)。他們假設(shè)質(zhì)子和中子結(jié)合成強(qiáng)相互作用的相關(guān)核子對(duì)：質(zhì)子-中子、質(zhì)子-質(zhì)子和中子-中子。

新方法可以確定 18 個(gè)研究的原子核的原子核中部分子的分布函數(shù)、相關(guān)核子對(duì)中部分子的分布，甚至此類(lèi)相關(guān)對(duì)的數(shù)量。結(jié)果證實(shí)了低能實(shí)驗(yàn)中已知的一個(gè)觀察結(jié)果：大多數(shù)相關(guān)對(duì)是質(zhì)子-中子對(duì)。

與用于確定原子核中部分子分布的傳統(tǒng)方法相比，所提出的方法的優(yōu)點(diǎn)是它提供了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確的描述。研究人員對(duì)特定核子配對(duì)現(xiàn)象的模型進(jìn)行了改進(jìn)。他們認(rèn)識(shí)到這種效應(yīng)可能會(huì)在部分子層面產(chǎn)生影響。這使得從概念上簡(jiǎn)化理論描述成為可能，這將使我們將來(lái)能夠更準(zhǔn)確地研究單個(gè)原子核的部分子分布。

理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性意味著，利用帕頓模型和高能區(qū)的數(shù)據(jù)，首次有可能重現(xiàn)原子核的行為。到目前為止，它只能通過(guò)核子描述和低能碰撞數(shù)據(jù)來(lái)解釋。研究結(jié)果為更好地理解原子核的結(jié)構(gòu)及其高能和低能方面提供了新的視角。