原子|宇宙中每个原子里都隐藏着一个巨大的秘密
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原子内部到底发生了什么？
没人真正知道原子内部发生了什么事 ， 但两组相互竞争的科学家认为他们已经弄清楚了 。 两组科学家都在争相证明他们的观点是正确的 。
我们可以确定的是：电子在原子外壳的 "轨道 "上旋转 ， 有一大堆空的空间 。 然后 ， 就在这个空间的中心 ， 有一个小小的原子核——一个由质子和中子组成的密集结点 ， 给原子提供了大部分的质量 。 这些质子和中子聚集在一起 ， 被所谓的强力所束缚 。而这些质子和中子的数量决定了原子是铁、氧还是氙 ， 以及它是放射性还是稳定性 。
不过 ， 没有人知道这些质子和中子（合称核子）在原子内部的行为 。 在原子外部 ， 质子和中子有确定的大小和形状 。 它们每一个都是由三个被称为夸克的更小的粒子组成的 ， 这些夸克之间的相互作用是如此强烈 ， 以至于任何外力都不应该能够使它们变形 ， 即使是原子核中粒子之间的强大力量也不行 。 但几十年来 ， 研究人员都知道这个理论在某种程度上是错误的 。 实验表明 ， 在原子核内部 ， 质子和中子看起来比它们应该大得多 。 物理学家已经发展出两种相互竞争的理论 ， 试图解释这种奇怪的不匹配 ， 而每一种理论的支持者都非常肯定对方是不正确的 。 然而 ， 两个阵营都同意 ， 无论正确的答案是什么 ， 都必须来自于他们自己以外的领域 。
华盛顿大学的核物理学家杰拉尔德-米勒（Gerald Miller）告诉《现场科学》 ， 至少从20世纪40年代开始 ， 物理学家们就知道核子在核内紧密的小轨道上运动 。 核子在运动中被限制住了 ， 它们的能量非常小 。 它们不会有太大的弹跳 ， 受制于强大的力量 。
1983年 ， 欧洲核子研究组织（CERN）的物理学家注意到了一些奇怪的事情 。 米勒说 ， 电子束从铁上反弹的方式 与它们从自由质子上反弹的方式截然不同 。 这一点出乎意料；如果氢里面的质子和铁里面的质子大小一样 ， 电子应该以同样的方式反弹 。
起初 ， 研究人员不知道他们在观察什么 。
但随着时间的推移 ， 科学家们开始相信这是一个大小问题 。 出于某种原因 ， 重核内的质子和中子表现得好像比在核外时大得多 。 研究人员将这一现象称为EMC效应 ， 以欧洲穆子合作组织意外发现这一现象的小组的名字命名 。它违反了现有的核物理学理论 。
麻省理工学院的核物理学家亨有一个理论 ， 有可能解释发生了什么 。
他认为 ， 虽然构成核子的亚原子粒子夸克在特定的质子或中子内部强烈地相互作用 ， 但不同质子和中子中的夸克彼此之间不能有太多的相互作用 。 核子内部的强力非常强大 ， 它使核子与其他核子之间的强力黯然失色 。
"想象一下 ， 坐在你的房间里和你的两个朋友关着窗户聊天 ， "亨说 。
房间里的三人是中子或质子里面的三个夸克 。
"外面吹来一阵轻风 ， "他说 。
那股轻风就是将质子或中子与附近 "窗外 "的核子联系起来的力量 。 亨说 ， 即使有一点从关着的窗户里偷偷溜走 ， 也几乎不会影响到你 。
而只要核子呆在自己的轨道上 ， 情况就是这样 。 然而最近的实验表明 ， 在任何时候 ， 核子中约有20%的核子其实是在其轨道之外 。 相反 ， 它们与其他核子成对 ， 在 "短程相关 "中相互作用 。 他说 ， 在这种情况下 ， 核子之间的相互作用比平时的能量高得多 。 这是因为夸克戳穿了单个核子的壁 ， 开始直接相互作用 ， 而这些夸克-夸克相互作用比核子-核子相互作用要强大得多 。
亨说 ， 这些相互作用打破了单个质子或中子内部分隔夸克的墙壁 。 构成一个质子的夸克和构成另一个质子的夸克开始占据同一空间 。 亨说 ， 这导致质子（或中子 ， 视情况而定）拉伸和模糊 。 它们增长了很多 ， 尽管时间很短 。 这歪曲了核内整个群落的平均大小 ， 即产生.EMC效应 。
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