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新華社北京4月3日電 原子核里的關(guān)鍵粒子——質(zhì)子有多大？答案取決于觀測手段。美國一項新研究顯示，反映質(zhì)子內(nèi)部質(zhì)量分布的“質(zhì)量半徑”，明顯小于由電荷分布決定的“電荷半徑”。

我們熟悉的物質(zhì)由原子組成，原子核里帶正電荷的質(zhì)子的數(shù)量決定了元素種類。人們對質(zhì)子電荷的研究較為深入，已經(jīng)精確測量出了質(zhì)子的電荷半徑，但對其質(zhì)量結(jié)構(gòu)還了解甚少。

美國阿爾貢國家實驗室等機構(gòu)研究人員說，他們利用J/psi介子研究質(zhì)子內(nèi)部的膠子，在此基礎(chǔ)上根據(jù)不同理論模型推算質(zhì)子內(nèi)部的質(zhì)量分布，得出的質(zhì)量半徑都小于電荷半徑。分析顯示，質(zhì)子有一個由膠子主導(dǎo)的“內(nèi)核”，占有質(zhì)子的大部分質(zhì)量。相關(guān)論文最近發(fā)表在英國《自然》雜志上。

質(zhì)子由夸克和若干膠子組成，膠子傳遞的強相互作用把夸克“粘”在一起，使質(zhì)子保持穩(wěn)定。質(zhì)子的絕大部分質(zhì)量由膠子貢獻，由于膠子不帶電荷，傳統(tǒng)上用于研究質(zhì)子的電子散射手段對它不起作用。

研究人員利用美國杰斐遜實驗室的設(shè)備，用光子束轟擊液態(tài)氫。氫原子核就是一個質(zhì)子，光子與質(zhì)子里的膠子相互作用產(chǎn)生J/psi介子，后者壽命極短，很快發(fā)生衰變。觀測衰變產(chǎn)生的電子-正電子對，可以算出J/psi介子的產(chǎn)量，進而推演質(zhì)子里的膠子分布情況。

研究人員說，該成果有助于深入理解膠子在普通物質(zhì)引力質(zhì)量中扮演的突出角色。