质子内部的环境是什么？即使是最有科学头脑的人也不可能考虑到这样的前景。一组物理学家最近测量了可以在那里找到的压力，结果令人震惊。据《新科学家》报道，粒子的中心承受了马里亚纳海沟底部压力的十亿亿倍，弗吉尼亚州托马斯杰佛逊国家加速器基金会的研究人员做出了这一发现。研究合著者物理学家Volker Burkert说：这真的是我们所见过的最高压力，研究成果发表在《自然》期刊上。
你可能记得质子是带正电荷的，也是量子世界中的基本粒子之一。它们可以在原子核中找到，它们本身由较小的粒子组成，包括夸克和胶子。夸克带电并且非常群居。然而它们从来没有被发现自己脱离，因为胶子应用了使它们保持在一起的力。质子是最稳定的粒子之一，它有助于保持宇宙的稳定，并为其所有（包括我们）提供足够好的地方。
量子力学中最大的问题之一是：质子如此稳定的原因是什么？事实证明，这是两个激烈力之间的平衡。质子内部面向外的压力约为10 ^ 35帕斯卡（Pa），比中子星内力的强10倍。中子星是城市大小的天体，质量是太阳的1.4倍。，曾经是巨大的恒星，以超新星结束，然后坍缩成一个小而致密的核心。这是宇宙中最密集的天体之一，而质子内的力甚至比它强大！此前，科学家猜测质子可能包含巨大的压力。然而，这是第一次被证明。
中子星演变成超新星的概念图。图片：NASA/ESA/JHU/R.Sankrit & W.Blair, Wikipedia Commons.
那么他们是如何测量这么小的内部压力呢？这一切都始于Burket和他在CLAS工作的同事：杰斐逊实验室的连续电子束加速器设施大型验收光谱仪。这发出了一能量束（60亿电子伏特），他们将光束射入充满质子的液氮中。然后检测亚原子水平情况。当物理学家将电子束瞄准并直接射入质子时，光束就像一个光子一样从一个夸克中反射出来，并在那里被吸收。结果夸克释放了一个随后的光子。
研究人员测量了原始电子，它吸收的光子以及释放的光子。通过评估每个粒子的碰撞和动量，他们能够理解质子内部的一切。从那里可以制作一个包含在其核心内的夸克3D图。但那并不能告诉我们那里有什么样的力。要做到这一点，要做到这一点，物理学家们必须找到引力子：即赋予物体引力的粒子。然而,没有被发现。
由于“缺乏”引力子，研究人员研究了实验中出现的两个光子。根据Burket，这些光子一个最初吸收，另一个在碰撞后发射，等于一个引力子。人们会认为可以测量胶子的力。但即使是CLAS也无法做到这一点。需要更多的能量。因此质子目前无法完全检查。这是2015年的一次实验，但新的评估技术使物理学家能够更全面地审查数据，并梳理出质子内部压力的近似估计。
我们似乎忘记了这些力也一直在我们体内。图片：Finches & quarks, Wikipedia Commons.
物理学家还发现质子外部的力很可能是由胶子引起，以抵消从质子内部向外推动的力，使粒子保持稳定。如果内在力让位，质子会爆炸。科学家说：一种粒子加速器电子（对撞机正在开发中）应该能让我们更好地了解胶子是如何将质子凝聚在一起。
博科园-科学科普｜文：PHILIP PERRY/big hink
发表于 2018-6-13 01:23
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