物理學家解決了關于夸克的35年之久的謎團

夸克是宇宙中最小的粒子，它比它們所在的質子和中子的能量水平要小得多。1983年，作為歐洲Muon協作組織(EMC)的一部分，歐洲核子研究中心的物理學家首次觀察到了所謂的“EMC效應”：在含有許多質子和中子的鐵原子的核中，夸克顯著移動比氘中的夸克更慢，氘含有單個質子和中子。

現在，來自特拉維夫大學，麻省理工學院(MIT)和托馬斯杰斐遜國家加速器設施的物理學家們都 知道為什么夸克(宇宙的構建塊)在原子核內移動得更慢。

“研究人員一直在尋求35年的答案，” TAU Raymond和Beverly Sackler物理與天文學院的Eli Piasetzky教授說 。皮亞茨基教授; Meytal Duer，也是TAU物理學院; 麻省理工學院的Or Hen教授，Barak Schmookler博士和Axel Schmidt博士現在領導了Thomas Jefferson國家加速器設施的國際CLAS協作，以確定EMC效果的解釋。他們的結論發表在“ 自然 ”雜志 上。

研究人員發現夸克的速度取決于原子核中形成短程相關對的質子和中子的數量。原子核中存在的這種對越多，原子質子和中子內緩慢移動的夸克數就越多。

具有較大原子核的原子本質上具有更多的質子和中子，因此它們更可能具有更多數量的質子 - 中子對。該團隊得出結論，原子越大，它可能包含的對越多。這導致該特定原子中的速度較慢的夸克。

“在短距離相關或SRC對中，原子的質子和中子可以不斷地配對，但只是暫時配對，然后分開并分開，”杜爾解釋說。“在這個短暫的高能量相互作用中，夸克在它們各自的粒子中可能會有更大的空間。”

該團隊的新解釋有助于闡明夸克行為中微妙但重要的差異，夸克是可見世界最基本的構建塊。

在這項研究中，科學家們在托馬斯杰斐遜國家加速器設施的連續電子束加速器設施(CEBAF)上進行了幾個月的實驗，利用了大型驗收光譜儀或CLAS探測器，這是一種四層球形粒子探測器。該實驗積累了電子和夸克之間數十億的相互作用，使研究人員能夠根據電子散射后的能量計算每次相互作用中夸克的速度，并比較不同原子間的平均夸克速度。

“這些高動量對是這些緩慢移動的夸克的原因，”Hen教授解釋道。“夸克速度減慢多少取決于原子核中SRC對的數量。例如，鉛的夸克比鋁的速度慢得多，后者本身比鐵慢，等等。