核物理學家希望通過用電子探針(綠色)發現小尺寸質子來觀察質子(紅色)的顏色透明度。這些小尺寸的質子可以更容易地離開原子核，如圖所示，展示了顏色的透明度。

科學

質子存在于宇宙中每個原子的原子核中。在原子核內，它們緊緊地附著在相鄰的質子和中子上。然而，有可能敲除尺寸較小的質子，這樣當它們離開原子核時，它們與附近粒子的相互作用就會減少。這種現象稱為顏色透明度。尋找質子顏色透明跡象的核物理學家最近空手而歸。

影響

描述由夸克構成的粒子行為的理論 稱為量子色動力學 (QCD)。QCD 包括許多常見的亞原子粒子，例如質子和中子。它還可以預測顏色透明度的現象。物理學家已經觀察到被稱為介子的更簡單的雙夸克粒子的顏色透明度。如果物理學家能夠觀察或排除質子(一種更復雜的三夸克系統)的顏色透明度，他們將獲得關于 QCD 中兩夸克系統和三夸克系統之間差異的重要線索。

概括

質子由三個夸克組成，這些夸克被強力束縛，這是粒子物理標準模型的一部分 。在普通的質子中，強大的力會泄漏出來，使質子與原子核中附近的質子和中子相互作用。這是根據 QCD 的理論，該理論描述了夸克和強力如何相互作用。在 QCD 中，強力也稱為色力。QCD 預測質子可以波動到一種狀態，在這種狀態下，它的組成夸克變得更加緊密，包裹得更加緊密，以至于顏色力不再泄漏。當這種情況發生時，質子可以更自由地移動。這種現象被稱為“顏色透明度”，因為質子對于附近粒子的顏色力來說已經變得不可見了。

較早的一項實驗表明，僅由兩個稱為介子的夸克組成的更簡單粒子具有顏色透明性，而另一項實驗表明質子也具有顏色透明性。這個最新的實驗是用 連續電子束加速器設施進行的 (CEBAF)，科學辦公室用戶設施。CEBAF 的高能電子撞擊碳原子核，物理學家測量了出射電子和數千個質子。研究人員沒有觀察到顏色透明的跡象。下一步是進行更高精度的實驗，以更好地觀察雙夸克粒子中的現象，并繼續在三夸克粒子中尋找它。這些進一步的測量可能有助于物理學家更好地闡明 QCD 中二夸克系統和三夸克系統之間的差異。

聯系

Holly Szumila-Vance

Jefferson Lab

hszumila@jlab.org

資金

這項工作得到了能源部科學辦公室核物理計劃的部分支持。

出版物

Bhetuwal D.， 等。 (對于 Hall C Collaboration)， 排除Q 2 of 14.2 (GeV/c) 2 的準彈性12 C(e,e'p) 中的顏色透明度 。 物理評論快報 126 , 082301 (2021)。[DOI：10.1103/PhysRevLett.126.082301]