新研究表明，质子可能比我们想象的更具“魅力”。
质子是构成原子核的亚原子粒子之一。尽管质子很小，但它们是由更小的质子组成的基本粒子被称为夸克，有多种“风味”或类型：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。
通常，质子被认为是由两个上夸克和一个下夸克组成。但一项新的研究发现事情比这更复杂。
质子还可能含有粲夸克，这是一种基本粒子，其质量是质子本身质量的 1.5 倍。更奇怪的是，当质子确实含有粲夸克时，重粒子仍然只携带质子质量的一半左右。
这一发现全部归结为概率世界量子物理学。虽然粲夸克很重，但它在质子中突然出现的机会相当小，因此质量大和机会小基本上是相互抵消的。
换句话说，即使粲夸克存在，粲夸克的全部质量也不会被质子占据，科学新闻报道。
尽管质子是结构的基础原子– 它们构成了所有物质 – 它们也非常复杂。
物理学家实际上并不知道质子的基本结构。米兰大学物理学家斯特凡诺·福特（Stefano Forte）在播客中表示，量子物理学认为，除了已知存在的上下夸克之外，其他夸克可能会时不时地突然变成质子。自然简报。
福特是这篇新论文的合著者，该论文展示了质子中魅力夸克的证据，该论文发表在该杂志上自然8 月 17 日
夸克有六种类型。三个比质子重，三个比质子轻。粲夸克是重夸克中最轻的一个，因此研究人员想从这个夸克开始，看看质子是否可以包含比自身重的夸克。他们通过对 35 年的粒子粉碎数据采用新方法来做到这一点。
为了了解亚原子和基本粒子的结构，研究人员在粒子加速器（例如大型强子对撞机，世界上最大的原子加速器，位于日内瓦附近。
与非营利组织 NNPDF 合作的科学家们收集了这些可追溯到 20 世纪 80 年代的粒子粉碎数据，其中包括以下实验的示例：光子、电子、μ子、中微子,甚至其他质子也被撞成质子。
通过观察这些碰撞产生的碎片，研究人员可以重建粒子的原始状态。
在这项新研究中，科学家们将所有这些碰撞数据交给了机器学习算法，该算法旨在寻找模式，而无需对结构的外观有任何先入为主的概念。
该算法返回可能的结构以及它们实际存在的可能性。
福尔特告诉《自然简报》，这项研究发现发现粲夸克的机会“虽小但不可忽略”。福尔特说，证据水平还不够高，研究人员无法宣布质子中粲夸克的发现是不可否认的，但结果是证明它可能存在的“第一个确凿证据”。
福尔特说，质子的结构很重要，因为为了发现新的基本粒子，物理学家必须揭示理论建议和实际观察到的微小差异。这需要对亚原子结构进行极其精确的测量。
目前，物理学家仍然需要更多有关质子难以捉摸的“魅力”的数据。伊利诺伊州巴达维亚费米实验室的理论物理学家蒂姆·霍布斯告诉《科学新闻》，未来的实验，例如计划在纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室进行的电子离子对撞机，可能会有所帮助。
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