科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

包括澳大利亞阿德萊德大學(xué)科學(xué)家在內(nèi)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，成功繪制出了質(zhì)子內(nèi)部作用力詳細(xì)圖譜。最新研究不僅有助科學(xué)家加深對(duì)物質(zhì)基本性質(zhì)的了解，也有助質(zhì)子在更多尖端技術(shù)領(lǐng)域大放異彩。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》雜志。

研究團(tuán)隊(duì)采用一種強(qiáng)大的計(jì)算技術(shù)——晶格量子色動(dòng)力學(xué)，來(lái)繪制質(zhì)子內(nèi)部作用力圖譜。這一技術(shù)將空間和時(shí)間分解成一個(gè)個(gè)精細(xì)的網(wǎng)格，從而能夠模擬將夸克結(jié)合成質(zhì)子和中子的強(qiáng)力在質(zhì)子內(nèi)部不同區(qū)域的變化情況。

這一圖譜可能是迄今為止最精細(xì)的自然力場(chǎng)圖。圖譜顯示，即使在質(zhì)子內(nèi)部這么微小的空間，強(qiáng)力的強(qiáng)度也高達(dá)50萬(wàn)牛頓。這相當(dāng)于將10頭大象壓縮在一個(gè)遠(yuǎn)小于原子核的空間內(nèi)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這些作用力圖譜有助科學(xué)家更深入理解質(zhì)子內(nèi)部復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)，并加深對(duì)自然界最基本力和粒子的認(rèn)知。最新進(jìn)展還能幫助科學(xué)家揭示質(zhì)子在各種高能碰撞中的“表現(xiàn)”。這些高能碰撞包括在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上以及在探索物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行的碰撞。

隨著科學(xué)家不斷深挖并陸續(xù)揭示質(zhì)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所獲得的信息有望推動(dòng)質(zhì)子在尖端技術(shù)領(lǐng)域，尤其是下一代科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，其中一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域是質(zhì)子療法。在這一療法中，高能質(zhì)子可精確靶向腫瘤，同時(shí)盡量減少對(duì)周圍組織的損傷。此外，通過(guò)首次使質(zhì)子內(nèi)部的不可見力變得可見，最新研究彌合了理論和實(shí)驗(yàn)之間的差距，有助加快基礎(chǔ)研究步伐。

總編輯圈點(diǎn)

科研團(tuán)隊(duì)用"時(shí)空網(wǎng)格化"的計(jì)算技術(shù)，首次繪制出質(zhì)子內(nèi)部作用力圖譜。微小方寸內(nèi)，將質(zhì)子內(nèi)部夸克束縛在一起的力異常巨大——相當(dāng)于把10頭大象的重量壓縮在一個(gè)比原子核還小的空間里。該研究讓質(zhì)子內(nèi)部的強(qiáng)力“顯形”，幫助人類更深入理解物質(zhì)基本構(gòu)成。對(duì)質(zhì)子的理解升級(jí)，也能幫我們提升質(zhì)子治療技術(shù)的精準(zhǔn)度，助力大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)等裝置的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。一系列新的技術(shù)和思路，幫助人類在無(wú)窮大和無(wú)窮小中找尋基礎(chǔ)問(wèn)題的答案。