关于原子的某些东西从来没有加起来。 一旦被称为夸克的基本粒子陷入质子和中子群中，它们就会变得迟缓？ 坦率地说，他们不应该这样做。
几十年来，物理学家一直在寻找有关夸克在较大原子中减速的趋势的线索，但一无所获。 但现在，仔细研究旧数据终于揭示了解释这一奇怪现象的线索。
一个由物理学家组成的庞大团队，被称为 CLAS Collaboration（继CEBAF 大接收光谱仪）最近运行了从杰斐逊实验室连续电子束加速器设施之前的实验中收集的数据。
他们的目标是找到证据来支持两种可能的解释之一，解释为什么形成质子和中子的基本单位是这样的？ 称为夸克的粒子家族？ 较大原子内部的动量较小。
这现象首先被注意到由 20 世纪 80 年代初的欧洲 μ 介子合作组织提出，他们观察到核粒子在铁等大原子内与氢等较小原子内束缚时的行为存在差异。
在后来被称为电磁兼容效应，人们很快就发现，原子越大，它们的夸克就越迟钝。
不过，夸克是相当高能的粒子，这使得它们在共享舞台方面成为主角。 一旦作为三重态结合形成质子或中子，夸克是在原子核中还是在野外自由运行，就不会有什么区别了。
“目前有两个主要模型来描述这种效应，”道格拉斯·希金博特姆说，杰斐逊实验室的核物理学家。
“一种模型是原子核中的所有质子和中子[以及它们的夸克]都会被修改，并且它们都以相同的方式被修改。”
另一种解释表明，答案在于某种短程关系，当不同的夸克群进入射程内时，这种关系会短暂出现。
“它表明许多质子和中子的行为就好像它们是自由的，而其他质子和中子则参与短程相关性并且被高度修改，”希金博特姆说。
通过分析碳、铝、铅和铁原子内质子和中子弹回的电子散射的旧数据，研究人员能够得出描述 EMC 效应的通用函数。
他们的描述依赖于中子和质子接触时短暂的短程关系的可能性。
“现在我们有了这个函数，其中有中子-质子短程相关对，我们相信它可以描述 EMC 效应，”物理学家巴拉克·施莫克勒说现为美国石溪大学研究员。
这支持了第二种模型，即夸克仅在某些情况下才会表现出不同的行为，例如当质子和中子的正确组合比平常更紧密地依偎在一起时。 否则，核粒子及其夸克将充当自由体。
用量子物理学的术语来说，这种亲密的关系是结构上的兼容重叠，使每组夸克有更多的漫游自由。 增加粒子所在的空间，就会减少其动量。
“在量子力学中，只要你增加物体的体积，它就会减慢速度，”阿克塞尔·施密特说，麻省理工学院核科学实验室的博士后学生。
“如果你缩小空间，它就会加速。这是众所周知的事实。”
这个通用函数巧妙地解释了为什么夸克在较大原子中减慢得更多。 由于局部区域有更多的中子，每个质子找到爱情的机会就更大。 可以这么说。
这也意味着我们可以抛弃旧观念，即动量损失是夸克聚集在大原子核内时的核心特征。
“这个模型之前的图片是，所有质子和中子，当它们被粘在一个原子核中时，它们所有的夸克都开始减慢，”施密特说。
“这个模型表明，大多数质子和中子都像没有发生任何变化一样继续存在，而这些对中的选定质子和中子确实对其夸克产生了重大变化。”
不过，这一发现还不足以彻底结束这个谜团。 杰斐逊实验室的后续实验将提供有关质子如何在不太拥挤的原子核氘中移动的详细信息？ 氢原子的质子-中子味道。
然而，就目前而言，这是对 EMC 效应的一个相当令人信服的解释，并且为核物理核心的舞会增添了一点点细节。
这项研究发表于自然。
