【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與美國肯特州立大學(xué)、布魯克海文國家實驗室等單位在STAR國際實驗組中發(fā)揮主導(dǎo)作用，通過高能原子核-原子核對撞實驗中凈重子數(shù)和凈電荷數(shù)的精確測量發(fā)現(xiàn)核子內(nèi)部存在一種奇特結(jié)構(gòu)，可能顛覆人們對核子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的根本認(rèn)識。8月14日凌晨，該成果以“Tracking the baryon number with nuclear collisions”為題，在《科學(xué)》雜志上在線發(fā)表。
 

　　核子是組成物質(zhì)世界的基本粒子，宇宙中可見物質(zhì)世界99%以上的質(zhì)量由核子攜帶，理解核子內(nèi)部結(jié)構(gòu)對理解物質(zhì)世界的基本組成和基本相互作用具有極其重要的意義。人們普遍認(rèn)為核子由夸克(含反夸克)和膠子組成。夸克攜帶+2/3或-1/3電子電荷和1/3重子數(shù)，反夸克攜帶的電荷和重子數(shù)與夸克相反，而膠子既不攜帶電荷也不攜帶重子數(shù)。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)重離子碰撞物理課題組唐澤波教授及其合作者通過精確的實驗測量發(fā)現(xiàn)核子內(nèi)部需要一種攜帶重子數(shù)但不攜帶電荷和色荷的基本結(jié)構(gòu)，對上述用來描述核子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的樸素夸克模型提出了重大挑戰(zhàn)。
 

　　該項研究從兩個方面得到了自洽的結(jié)果。實驗組首先測量了高速運動的原子核中核子被減速的程度。高速運動的核子被減速的程度與核子內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)及其相互作用密切相關(guān)。STAR國際實驗組對高能原子核-原子核碰撞中核子被減速的程度進(jìn)行了精確的測量，并進(jìn)一步開展了光子-原子核碰撞中核子被減速程度的測量。實驗結(jié)果與基于樸素夸克模型核子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理論計算結(jié)果存在很大差異，而與基于三個膠子相連組成的“Y”型膠子結(jié)的理論計算吻合。這種膠子結(jié)與單個膠子最大的差異是它攜帶一個單位的重子數(shù)，可以輸運重子數(shù)，有利于重子的減速。
 

　　同時，實驗組精確測量了被減速的重子數(shù)與電荷數(shù)的比值。在樸素夸克模型中，只有夸克攜帶重子數(shù)，通過測量被減速的重子的總數(shù)可以得到被減速的夸克總數(shù)，進(jìn)而得到預(yù)期的電荷數(shù)。實驗測得的電荷數(shù)只有預(yù)期的一半，表明核子中除了夸克和膠子，還需要一種攜帶重子數(shù)但是不攜帶電荷的基本結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)核子基本組分夸克和膠子均不具備上述特征，而上述“Y”型膠子結(jié)具備這一特征。
 

　　上述兩類實驗研究結(jié)果均不支持樸素夸克模型的核子內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，表明核子中存在一種奇特結(jié)構(gòu)。目前膠子結(jié)是唯一可以自洽地描述上述系統(tǒng)實驗研究結(jié)果的理論。該項研究或開啟粒子物理的新篇章。
 

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)重離子碰撞物理課題組受到國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等資助。該課題組唐澤波教授及其博士研究生李洋(已畢業(yè))和呂文棣在該項實驗研究中發(fā)揮核心作用。
 

　　引用：科學(xué)家觀測到核子內(nèi)部奇特結(jié)構(gòu)，中國科大發(fā)揮主導(dǎo)作用-中國科大【引用時間：2026年8月17日】