當(dāng)這種情況在早期的測量中出現(xiàn)時(shí)，人們普遍認(rèn)為這是一種僥幸。然而，這種新的、更精確的測量證實(shí)了異?，F(xiàn)象的存在，并提出了關(guān)于其起源的重要問題。該研究于10月19日發(fā)表在《自然》雜志上。

"在這一點(diǎn)上，有一些東西是我們明顯缺少的。質(zhì)子是自然界中唯一穩(wěn)定的復(fù)合構(gòu)建塊。因此，如果我們在那里缺少一些基本的東西，它對所有的物理學(xué)都有影響或后果。"- Nikos Sparveris

新論文的第一作者、天普大學(xué)的一名研究生李若南說，對質(zhì)子的電偏振性的測量揭示了質(zhì)子在電場中的變形或拉伸的敏感性。像尺寸或電荷一樣，電偏振性是質(zhì)子結(jié)構(gòu)的一個(gè)基本屬性。

(資料圖片僅供參考)

更重要的是，對質(zhì)子的電偏振性的精確測定可以幫助彌補(bǔ)對質(zhì)子的不同描述。根據(jù)它被探測的方式，質(zhì)子可能顯示為一個(gè)不透明的單粒子，或顯示為一個(gè)由三個(gè)夸克在強(qiáng)力作用下組合而成的復(fù)合粒子。

"我們想了解質(zhì)子的次級結(jié)構(gòu)。而我們可以把它想象成一個(gè)模型，中間是三個(gè)平衡的夸克，"李解釋說。"現(xiàn)在，把質(zhì)子放在電場中。夸克有正電或負(fù)電。它們會向相反的方向移動(dòng)。因此，電偏振性反映了質(zhì)子有多容易被電場所扭曲。

在虛擬康普頓散射反應(yīng)中產(chǎn)生的真實(shí)光子為質(zhì)子提供了電磁擾動(dòng)，并允許測量其電磁廣義極化率。資料來源：圖片由天普大學(xué)的Nikos Sparveris提供

核物理學(xué)家使用了一個(gè)叫做虛擬康普頓散射的過程來探測這種扭曲。這個(gè)過程從杰斐遜實(shí)驗(yàn)室的連續(xù)電子束加速器設(shè)施（DOE科學(xué)辦公室的一個(gè)用戶設(shè)施）中的一束精心控制的高能電子開始。這些電子被送入質(zhì)子中碰撞。

在虛擬康普頓散射中，電子通過發(fā)射一個(gè)高能光子，或光粒子與其他粒子相互作用。電子的能量決定了它所發(fā)射的光子的能量，這也決定了光子如何與其他粒子相互作用。

強(qiáng)核力（又稱強(qiáng)力）是自然界中的四種基本力之一（其他是重力、電磁力和弱核力）。正如其名稱所示，它是四種力中最強(qiáng)的一種。然而，它也有最短的范圍，這意味著粒子必須非常接近才能感受到它的影響。它的主要功能是將原子核的亞原子粒子（帶正電荷的質(zhì)子和不帶電荷的中子）結(jié)合在一起，這些粒子被統(tǒng)稱為核子。

能量較低的光子可能會從質(zhì)子的表面反彈，而能量較高的光子會在質(zhì)子內(nèi)部爆炸，與質(zhì)子的一個(gè)夸克發(fā)生作用。理論預(yù)測，當(dāng)這些光子-夸克相互作用從低能量到高能量被繪制出來時(shí)，它們將形成一條平滑的曲線。

天普大學(xué)物理學(xué)副教授、該實(shí)驗(yàn)的發(fā)言人Nikos Sparveris說，這種簡單的畫面經(jīng)不起推敲。測量結(jié)果反而發(fā)現(xiàn)了一個(gè)尚未解釋的凸起。

"我們看到的是，極化率的大小有一些局部的增強(qiáng)。正如預(yù)期的那樣，隨著能量的增加，偏振性會下降。而且，在某些時(shí)候，在它將下降之前，它似乎又暫時(shí)上來了，"他說。"根據(jù)我們目前的理論理解，它應(yīng)該遵循一個(gè)非常簡單的行為。我們看到的東西偏離了這種簡單的行為。而這就是目前讓我們感到困惑的事實(shí)。"

該理論預(yù)測，更有能量的電子更直接地探測強(qiáng)力，因?yàn)樗鼘⒖淇私Y(jié)合在一起，形成質(zhì)子。核物理學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)證實(shí)了質(zhì)子夸克中的這種奇怪的硬度峰值，這表明強(qiáng)力的一個(gè)未知方面可能在起作用。

"在這一點(diǎn)上，我們顯然缺少一些東西。質(zhì)子是自然界中唯一穩(wěn)定的復(fù)合構(gòu)建塊。因此，如果我們在那里缺少一些基本的東西而不找出來，它對所有的物理學(xué)研究都有影響或后果，"Sparveris說。

物理學(xué)家們表示，下一步是進(jìn)一步弄清這一異常現(xiàn)象的細(xì)節(jié)，并進(jìn)行精密探測，以檢查其他的偏差點(diǎn)，并提供更多關(guān)于異?，F(xiàn)象來源的信息。

李說："我們希望在不同的能量下測量更多的點(diǎn)，以呈現(xiàn)更清晰的畫面，看看那里是否有進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)。"

Sparveris對此表示同意："我們還需要精確測量這個(gè)增強(qiáng)的形狀。他說："形狀對于進(jìn)一步闡明理論是很重要的。"