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

現(xiàn)在，來(lái)自特拉維夫大學(xué)，麻省理工學(xué)院(MIT)和托馬斯杰斐遜國(guó)家加速器設(shè)施的物理學(xué)家們都 知道為什么夸克(宇宙的構(gòu)建塊)在原子核內(nèi)移動(dòng)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(xué)院的Eli Piasetzky教授說(shuō) 。皮亞茨基教授; Meytal Duer，也是TAU物理學(xué)院; 麻省理工學(xué)院的Or Hen教授，Barak Schmookler博士和Axel Schmidt博士現(xiàn)在領(lǐng)導(dǎo)了Thomas Jefferson國(guó)家加速器設(shè)施的國(guó)際CLAS協(xié)作，以確定EMC效果的解釋。他們的結(jié)論發(fā)表在“ 自然 ”雜志 上。

研究人員發(fā)現(xiàn)夸克的速度取決于原子核中形成短程相關(guān)對(duì)的質(zhì)子和中子的數(shù)量。原子核中存在的這種對(duì)越多，原子質(zhì)子和中子內(nèi)緩慢移動(dòng)的夸克數(shù)就越多。

具有較大原子核的原子本質(zhì)上具有更多的質(zhì)子和中子，因此它們更可能具有更多數(shù)量的質(zhì)子 - 中子對(duì)。該團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，原子越大，它可能包含的對(duì)越多。這導(dǎo)致該特定原子中的速度較慢的夸克。

“在短距離相關(guān)或SRC對(duì)中，原子的質(zhì)子和中子可以不斷地配對(duì)，但只是暫時(shí)配對(duì)，然后分開并分開，”杜爾解釋說(shuō)。“在這個(gè)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(huì)有更大的空間。”

該團(tuán)隊(duì)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(jiàn)世界最基本的構(gòu)建塊。

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們?cè)谕旭R斯杰斐遜國(guó)家加速器設(shè)施的連續(xù)電子束加速器設(shè)施(CEBAF)上進(jìn)行了幾個(gè)月的實(shí)驗(yàn)，利用了大型驗(yàn)收光譜儀或CLAS探測(cè)器，這是一種四層球形粒子探測(cè)器。該實(shí)驗(yàn)積累了電子和夸克之間數(shù)十億的相互作用，使研究人員能夠根據(jù)電子散射后的能量計(jì)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(dòng)量對(duì)是這些緩慢移動(dòng)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(duì)的數(shù)量。例如，鉛的夸克比鋁的速度慢得多，后者本身比鐵慢，等等。