质子的内部结构显示其质量与其尺寸不同

不起眼的质子是物质宇宙的关键。 它的特性定义了化学，控制着将原子构建成分子的电子团队，并将分子构建成令人眼花缭乱的复杂性。

就我们对其行为的了解而言，质子的内部结构是一团混乱的活动，科学家们仍在破译。

美国能源部托马斯·杰斐逊国家加速器设施进行的一项新实验揭示了这个谜团，揭示了更多关于质子内部结构以及物质本身如何在最小尺度上组合在一起的信息。

来自美国各地的研究人员能够测量将质子结合在一起的称为胶子的微小基本粒子的运动。 这种测量以前被称为质子的胶子引力形状因子，是了解带正电核粒子质量结构的一种窗口。

研究小组发现，质子质量的半径与覆盖其电荷分布的半径不同，通常用作质子大小的代表。 虽然这些值不一定会匹配，但它们之间的差异可以让科学家更多地了解质子是如何组合在一起的。

“这种质量结构的半径小于电荷半径，因此它让我们了解质量与核子电荷结构的层次结构，”说马克·琼斯是弗吉尼亚州托马斯·杰斐逊国家加速器设施的高级科学家。

由于胶子缺乏电荷和质量，它们的测量必须间接进行，例如从夸克和反夸克配对（称为介子）的衰变产物中进行测量。该实验涉及电子束和光子束穿过液氢，这导致了相互作用，产生了一种称为 J/? 的介子。 粒子。

通过测量 J/? 的影响 粒子并将结果与理论模型进行比较，科学家们计算了质子内质量和电荷的不同分布。

电荷半径越大，意味着质子的质量越集中，这表明一些胶子可能会延伸到承载质量的夸克之外，从而可能限制它们。

不要让质子无处不在的性质欺骗了您。 在引擎盖下，这是一种奇怪的量子粒子的呼啸声使得绘制地图变得具有挑战性。 对质子质量和电荷结构的更多了解建立在我们对构成我们周围宇宙的粒子的基本理解之上。

但仍有大量工作要做。 这些发现部分依赖于除了实验观察之外提到的理论模型，目前还不清楚质子质量是如何分布的以及与胶子活动的关系。

未来的研究已经计划好了，包括不同的仪器和实验技术，以及更高的精度。 不久之后，我们就可能确切地知道质子是如何产生的。

“对我来说最重要的是？现在很兴奋，”说梅齐亚尼. “我们能找到一种方法来确认我们所看到的吗？这个新的图片信息会保留下来吗？”

“但对我来说，这真的非常令人兴奋。因为如果我现在想到质子，我们现在比以前拥有更多关于它的信息。”

该研究发表于自然。