近日,由中国科学技术大学主导的STAR国际合作组取得重大突破,借助相对论重离子对撞机实验,科学家首次观测到核子内部存在未知奇特结构,相关成果刊发于《科学》期刊。这项发现撼动经典朴素夸克模型,揭开物质微观世界全新谜题,为人类理解万物构成提供关键线索。

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核子包含质子与中子,是构建原子核、世间万物的基础单元。长久以来,主流理论认为,核子由三个夸克,以及传递作用力的胶子组成,重子数这种核心量子属性,由夸克承载。但本次高能对撞实验出现难以解释的反常数据:高速原子核碰撞过程中,核子减速幅度、净重子数与净电荷数比例,均和传统模型预测存在明显偏差。

数据分析指向一个颠覆性推论:核子内部存在一种特殊结构。它能够承载重子数,却不带电荷、不具备色荷,现有已知的夸克、胶子都无法满足该特征。科研团队推测,这大概率是胶子交织形成的Y型胶子结点,如同维系夸克体系的核心枢纽,承担着维持核子稳定身份的关键作用。

微观世界无法直接观测,科学家依靠高能粒子碰撞“透视”核子内部。加速器将原子核加速至接近光速对撞,击碎核子边界,通过捕捉海量次级粒子轨迹,反向还原内部微观相互作用。过去实验只能大致分辨夸克分布,本次高精度测量,第一次捕捉到隐藏在夸克背后的深层结构信号。

该研究拥有深远价值。量子色动力学是描述强相互作用的核心理论,而核子质量起源、夸克禁闭等难题一直悬而未决。如果胶子结点假说得到持续验证,意味着人类需要完善核子基础模型,重新认识夸克与胶子的相互作用方式。长远来看,相关基础突破,或将推动核聚变、高能辐射等前沿技术发展。

当然,重大科学发现仍需要持续验证。目前奇特结构属于实验推论,还需要全球各大加速器开展重复实验,进一步锁定结构特征。基础物理的突破从来不是一蹴而就,后续理论推演与新一轮对撞实验,将持续验证本次结论。

从原子到原子核,再到夸克层次,人类不断向微观深处探索。此次窥见核子内部奇特结构证明,微观宇宙远没有想象中简单。随着对撞机探测精度持续提升,更多微观秘密将逐步浮出水面,持续刷新人类对物质本源的认知边界。