科學家以氚為靶，開展了一項耗時二十年準備的精確深度非彈性電子散射實驗，為原子核內核子相互作用提供了新數據。

原子核由核子(質子)和中子組成，核子又由夸克構成，夸克通過作為強核力載體的膠子連接。一個質子由兩個上夸克和一個下夸克組成，一個中子由一個上夸克和兩個下夸克組成。不過，科學家尚未完全理解核子內部結構，核子內夸克 - 反夸克對不斷產生和消失，其所有組成部分間的動量和自旋分布也未確定。

物理學家借助粒子加速器實驗拓展對核物理和核子的認知。MARATHON實驗(由杰斐遜實驗室與氚合作中心的科學家合作開展)的參與者發表了新的精確中子 - 質子結構函數比(F??/F??)測量結果，該比值描述核子內部夸克間的動量分布，相關論文發表于《物理評論快報》，為檢驗量子色動力學模型開辟新可能。物理學家還首次能利用夸克和膠子，通過理論模型描述原子核的性質。

MARATHON是“測量質量數為A = 3的原子核在氚和氦 -3鏡像核的深度非彈性散射中F??/F??函數、d/u夸克的比率和EMC效應”的縮寫。實驗中，科學家將加速到高速且能量極高的電子束射向氚和氦 -3原子核作為靶。碰撞中，原子核內的核子被摧毀，電子能量轉移到單個夸克上，通過電子束散射，科學家可了解質子和中子內部散射過程，此即深度非彈性散射。

實驗選用氦 -3和氚(氫的放射性同位素)的原子核，二者互為鏡像且質量數均為3，氚原子核由一個質子和兩個中子組成，氦 -3原子核由一個中子和兩個質子組成。這種原子核成分簡單，鏡像特性有助于減少實驗數據處理中的誤差和偏差。

中子和質子的結構函數F??和F??包含上下夸克動量分布的重要信息，其比率F??/F??在量子色動力學框架內被預測，上下夸克比率d/u利用結構函數計算，用于檢驗核子結構模型。EMC效應指單個核子的結構功能加起來不等于整個原子核的結構功能，自由質子和中子與組裝成原子核的質子和中子行為不同，其本質尚不清楚，此前物理學家曾對質量數A = 2和A = 4的原子核進行過類似測量。MARATHON實驗發言人馬基斯·佩特拉托斯稱，測量氚和氦 -3鏡像核的EMC效應對解釋自由核子結合成原子核時發生變化的原因至關重要。

實驗所需的氚靶由戴夫·米金斯領導的JLAB靶組開發，氚是放射性氣體，該靶需兼顧實驗需求和人體安全，是合作項目三十余年來首次使用此類材料作為靶。

此外，一項國際研究合作推翻了鉛 -208(²??Pb)原子核為完美球形的理論，物理學家已精確測量其形狀，現需修改原子核模型。

佩特拉托斯表示，了解核EMC效應和核“低體”(少核子)系統的結構仍是現代高能物理學中最重要的問題之一。這項測量及其他數據可能對核物理和粒子物理研究產生重大影響，有助于改進核子結構模型和檢驗理論預測。