新研究是否能解开38年的核散射谜团

　　核散射理论值与实验值对比图，EMC效应由此发现（图片来源：文献）
　　1983年，欧洲核子研究中心欧洲子合作组织的科学家观测到了意想不到的现象：当质子和中子团簇在一起时，它们的的内部结构与处于孤立状态时并不一致。该团队在用子轰击铁和氘核的实验中观察到了这种效应。通过分析原子核的散射截面，即有效碰撞区域，科学家们发现，如果将构成这些原子核的所有核子（质子和中子）的各个散射截面相加，总散射截面要小于预期值。
　　这种非总和现象以其发现者的名字命名为EMC效应，近40年来一直未被解释清楚，但研究人员认为该效应的物理基础如今已经有迹可循。在美国物理学会核物理部的秋季会议上，麻省理工学院（MIT）和以色列特拉维夫大学（TelAvivUniversity，Israel）的TylerKutz介绍了弗吉尼亚州托马斯杰斐逊国家加速器装置的初步实验结果，表明EMC效应的成因是核子对之间的相互作用。Kutz及其同事还需要进一步研究来确认初步发现的准确性，但他们希望能尽快公开数据。
　　自最初观测到EMC效应以来，科学家们已经发表了上千篇相关文章，提出了许多解释，但目前被普遍认可的只有两种：一种是所谓的平均场修正原子核中单个核子的结构在包含其他核子的环境中改变；另一种是相关子对之间由于空间重叠而产生的短程相互作用。对该效应的间接实验探测表明后者正确的可能性更大。然而，针对上述假设的直接探测一直未被做出，直到最新的实验改变了这一点。
　　氘核示意图（图片来源：R。ShneorTelAvivUniversity）
　　Kutz及其同事在他们的实验中用高能电子轰击氘靶，使电子能与氘核内的质子或中子碰撞。之前的实验只测量了散射出的电子，但根据电子的有限信息，Kutz指出，你无法真正得知电子是由质子还是中子散射出来的。为了确定在特定撞击中到底是哪种核子发生反应，Kutz及其同事使用探测器测量了散射电子和反冲中子。根据测量结果，该团队能够重建散射电子的核子内的夸克分布。尤其重要的是，他们还重建了质子和中子对之间的相互作用。
　　实验结果表明，当与关联中子空间重叠，从而引起两核子之间产生强短程相互作用时，质子的内部结构会发生变化。这是人类第一次看到核力影响夸克分布的迹象，MIT的博士后导师、该项目的合作者OrHen说道，我们以前从未直接观测过。
　　核力的五种主要表现形式示意图（图片来源：wikipedia）
　　至于为什么短程相互作用会导致结构改变，Hen说原因尚未明晰。他怀疑这与两核子处于强束缚态时，由夸克重叠而产生的禁闭效应有关，但仍需模型和进一步的实验来证实这一想法。Kutz对此推测表示认同，这（实验结果）非常令人兴奋并充满诱人的暗示，这说明我们正在推进的事业非同小可。
　　撰文：KatherineWright
　　翻译：叶欢仪
　　审校：张和持
　　引进来源：物理学家组织网
　　本文来自：中国数字科技馆