研究显示质子质量半径小于电荷半径

原子核里的质子有多大？答案取决于观测手段。美国一项新研究显示，反映质子内部质量分布的“质量半径”，明显小于由电荷分布决定的“电荷半径”。

物质由原子组成，原子核里带正电荷的质子的数量决定了元素种类。人们对质子电荷的研究较为深入，已经精确测量出了质子的电荷半径，但对其质量结构还了解甚少。

美国阿尔贡国家实验室等机构研究人员说，他们利用J/psi介子研究质子内部的胶子，在此基础上根据不同理论模型推算质子内部的质量分布，得出的质量半径都小于电荷半径。分析显示，质子有一个由胶子主导的“内核”，占有质子的大部分质量。相关论文最近发表在英国《自然》杂志上。

质子由夸克和若干胶子组成，胶子传递的强相互作用把夸克“粘”在一起，使质子保持稳定。质子的绝大部分质量由胶子贡献，由于胶子不带电荷，传统上用于研究质子的电子散射手段对它不起作用。

研究人员利用美国杰斐逊实验室的设备，用光子束轰击液态氢。氢原子核就是一个质子，光子与质子里的胶子相互作用产生J/psi介子，后者寿命极短，很快发生衰变。观测衰变产生的电子-正电子对，可以算出J/psi介子的产量，进而推演质子里的胶子分布情况。