这是自1983年以来科学家们就知道的一个神秘的事实:质子和中子在原子内与在太空中自由漂浮时的行为不同。具体来说，构成质子和中子的亚原子粒子，称为夸克，一旦它们被限制在一个原子的原子核内，就会大幅减速。

 

物理学家真的不喜欢这样，因为中子就是中子，杏耀下载app不管它们是否在原子内部。质子就是质子。质子和中子(它们共同构成了被称为“核子”的一类粒子)都是由三种更小的粒子组成的，它们被称为夸克，被强大的力束缚在一起。

 

“当你把夸克放入原子核时，它们的运动开始变慢，这很奇怪，”研究的合著者，麻省理工学院的物理学家Or Hen说。这很奇怪，因为夸克之间强大的相互作用主要决定了它们的速度，而束缚原子核的力(也作用于原子核内的夸克)应该是非常弱的，Hen补充说。

 

没有其他已知的力会如此强烈地改变原子核中夸克的行为。然而，这种效应仍然存在:粒子物理学家称它为EMC效应，以发现它的欧洲介子合作组织(European Muon Collaboration)的名字命名。直到最近，科学家们还不确定是什么引起的。

 

一个原子核中的两个粒子通常会被大约800万电子伏特(8mev)的力拉在一起，这是一种测量粒子能量的方法。质子或中子中的夸克约以1000mev的能量结合在一起。所以说，原子核之间相对温和的相互作用对夸克内部强大的相互作用产生了巨大的影响，这是说不过去的

 

“1000比8等于多少?”他说。

 

但EMC效应看起来不像是来自外部力量的温和推动。尽管它在不同的细胞核中有所不同，“但它不像0.5%。”一旦你有足够的创造力去设计一个实验来寻找它，效果就会从数据中跳出来。”

 

根据所涉及的原子核，核子的表观大小(这是它们速度的函数)可以改变10%到20%。例如，在金原子核中，质子和中子比它们自由漂浮时小20%。

 

理论家提出了许多不同的模型来解释这里发生的事情，Hen说。

 

“我的一个朋友开玩笑说，EMC代表的是‘每个人的模型都很酷’，因为每个模型似乎都能解释它，”他说。

 

但随着时间的推移，物理学家们做了更多的实验，测试了那些不同的模型，一个接一个地失败了。

 

“没有人能解释所有的数据，我们留下了一个大谜团。我们现在有很多数据，关于夸克如何在各种不同的原子核内运动的测量，我们无法解释发生了什么，”他说。

 

亨和他的同事们决定只研究中子和质子相互作用的一个特例，而不是试图一次性解释所有的谜团。

 

在大多数情况下，原子核中的质子和中子不会相互重叠，而是相互尊重彼此的边界——即使它们实际上只是夸克的束缚系统。但有时，核子在现有的原子核内连在一起，并开始短暂地在物理上彼此重叠，成为科学家所称的“相关对”。“在任何时刻，原子核中20%的核子都会以这种方式重叠。

 

当这种情况发生时，大量的能量在夸克之间流动，从根本上改变了它们的束缚结构和行为——这种现象是由强大的力引起的。在《自然》杂志2月20日发表的一篇论文中，研究人员认为，这种能量流正是EMC效应的原因。

 

研究小组用电子轰击了许多不同类型的原子核，发现了这些核子对与电磁兼容效应之间的直接关系。

 

亨说， 杏耀主管团队 ，他们的数据有力地表明，大多数核子中的夸克在进入原子核时根本不会改变。但那些参与核子对的少数分子会极大地改变它们的行为，从而影响任何实验的平均结果。许多夸克挤在这么小的空间里，产生了巨大的力的作用。电磁兼容效应只是少数反常现象的结果，而不是所有质子和中子行为的改变。

 

从这些数据中，研究小组推导出一个数学函数，精确地描述了电磁兼容效应在不同核之间的表现。