物理学家确定质子的糖引力形式因子

质子是宇宙中所有可见物质的主要组成部分之一。其固有特性包括电荷、质量和自旋。这些特性源于量子色动力学理论描述的其基本成分(夸克和胶子)的复杂动力学。先前已使用电子散射研究了夸克之间共享的质子的电荷和自旋。一个例子是质子电荷半径的高精度测量。相比之下，人们对质子的内部质量密度知之甚少，质子的内部质量密度主要由胶子携带的能量决定。在新的研究中，由阿贡国家实验室领导的物理学家团队通过 J/ψ (J/Psi) 粒子的阈值光产生，使用小型彩色偶极子研究了胶子的引力密度。

多年来，核物理学家通过精确测量质子的电荷响应来测量质子的大小。这是质子带电组成夸克的结果。

然而，确定物质的质子大小是一个更困难的挑战。这是因为质子质量的一部分不是由其带电夸克的质量或运动驱动的，而是由难以捉摸的中性胶子驱动的。这些胶子将夸克及其自身束缚在质子内。

这项新发现提供了对胶子相互作用产生的质量区域的看法。

该测量不仅揭示了强力产生的质量半径，还揭示了其对夸克的限制影响，其范围远远超出了质子的电荷半径。

“质子结构的一个重要细节是它的大小，”主要作者、阿贡国家实验室的物理学家 Zein-Eddine Meziani 博士及其同事说。

“质子大小最常用的测量方法是其电荷半径，它使用电子来测量质子电荷的球形大小。”

新的测量结果来自托马斯·杰斐逊国家加速器设施的 J/Ψ -007 实验。

它的不同之处在于它使用一个小的彩色偶极子( )来揭示胶子质量的球形大小和位置及其对质子中胶子的影响范围。

在实验中，物理学家使用一束高能电子从质子中产生 J/ Ψ 粒子。J/ Ψ 粒子提供有关质子内部胶子分布的信息。

实验人员将这些测量结果插入理论模型中进行分析。

结果是确定了质子内胶子的质量半径。

此外，它还表明了一个强大的力影响范围，称为限制标量云，它也会影响质子的夸克。

作者总结道：“这项工作为更深入地了解胶子在为可见物质提供引力质量方面的显着作用铺平了道路。”

他们的论文发表在《自然》杂志上。