对于原子核内核子的物理描述，长期以来一直有粒子物理视角和传统核物理视角两种范式，即粒子物理学的夸克—胶子模型与核物理的平均场论理论。现在，一个国际团队提出了一个新的理论框架，首次将两种不同研究范式统一起来，实现了对核子间的短程关联（SRC）更加有效的描述，并通过拟合原子核散射实验数据验证了该模型准确性。这项成果开辟了理解原子核内相互作用的新途径。
图1 这是一张原子核物理图像的艺术加工图，里面的小球表示夸克，夸克通过胶子组成核子。正中间的紫色高亮区域表示形成的一对短程关联对。丨图片来源：参考文献[1]
图2 左图表示短程关联主要发生在高动量区域，右图则更加形象地表明在这些高动量区域强烈的相互作用已不再适合使用将核子视为一些无相互作用粒子的理论模型来进行描述。图片来源：左图参考文献[4]；右图参考文献[5]
图3 上图表示baseSRC fit拟合方法得到的短程关联对的贡献系数、
和
；下图表示四种方法计算得到的
数值。图片来源：参考文献[2]
从上图中，可以得到如下几个关键结论：
和
都随着原子数的增多而变大，这表明原子核从轻核到重核的过程中，短程关联对的贡献逐渐增加。在He-3中，短程关联对的占比仅有5%，而在Pb-208中比例达到20%，这意味着几乎一半的核子参与了短程关联对，突显出短程关联在较大核的结构中起到的重要作用。
前面提到的两种拟合方法，pnSRC拟合仅有一个自由参数。这种拟合方式背后的假设是所有的短程关联对都是质子－中子对（proton-neutron SRC），没有质子－质子关联对或中子-中子关联对。两种不同的拟合方法最终得到的结果差距不大，这表明在原子核中质子－中子关联对是占据主导地位的。
图3清晰地表明，统一理论框架给出的值与实验结果和蒙卡计算的结果都符合得很好，这反映了该理论框架的有效性。
注释
1. 自然界存在四种相互作用力：引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。其他的力都可以看作是这四种力的“剩余”。除了文中提到的核子与核子之间的核力是核子内夸克之间的强相互作用力的剩余效应外，分子之间的范德瓦耳斯力就是电磁相互作用的剩余。
2. 部分子（parton）的概念最早是由理查德·费曼（Richard. P. Feynman）提出的，部分子模型能够较好地解释当时轻子－质子深度非弹性散射实验。
这里如何求解自由核子部分子分布函数的过程被一笔带过，事实上，这是一个比较复杂的计算。常用的技术手段是Dokshitzer–Gribov–Lipatov–Altarelli–Parisi（DGLAP）演化方程。
3. 德雷尔-颜过程（Drell-Yan process）产生于高能强子散射。当一个强子中的夸克与另一个强子中的反夸克湮灭，产生一个虚光子或者Z玻色子，之后衰变到一对带有相反电荷的轻子。这个过程最早在1970年由西德尼·德雷尔（Sidney David Drell ）和华裔物理学家颜东茂提出，用来描述高能强子碰撞中的轻子-反轻子对反应。
参考文献
[1] Two distinct descriptions of nuclei unified for the first time, Physics World, https://physicsworld.com/a/two-distinct-descriptions-of-nuclei-unified-for-the-first-time/
一根弦，中关村文理学院非优秀毕业生。博士期间主业发展原子核集体激发态理论，副业打听八卦新闻。因帝都房价高企加上错信IT高薪传闻，误入码农行列，逃离北京来到卷都杭州。除全职工作外，分别在知乎以“一根弦”和在B站以“一根弦肥二”的网名挖掘和写作物理学家，并以此为乐。
本文转载自《返朴》微信公众号
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