科學家首次繪製質子內部力量地圖

阿德萊德大學的Ross Young博士與QCDSF合作團隊的科學家們，正在探索次原子物質的結構，試圖進一步揭示自然界基本力量的奧秘。他們的研究成果可能是迄今為止生成的最小自然力量場地圖。

這項研究利用了一種強大的計算技術——晶格量子色動力學，來繪製質子內部的作用力。Young博士解釋道：「這種方法將空間和時間細分為精細的網格，使我們能夠模擬強力——將夸克結合形成質子和中子的基本相互作用——在質子內部不同區域的變化情況。」

阿德萊德大學博士生Joshua Crawford表示：「我們的研究發現，即使在如此微小的尺度上，所涉及的力量也極為巨大，可達50萬牛頓，相當於約10頭大象的體重，被壓縮在遠小於原子核的空間內。」

這些力量地圖為理解質子內部複雜的動力學提供了新的途徑，有助於解釋質子在CERN大型強子對撞機等高能碰撞中的行為，以及在探測物質基本結構的實驗中的表現。

Young博士以愛迪生發明電燈泡為例，說明科學研究的累積性：「愛迪生並非透過研究更亮的蠟燭來發明電燈泡，而是建立在幾代科學家研究光與物質相互作用的基礎上。同樣地，我們最近的研究揭示了物質基本組成部分在被光撞擊時的行為，加深了我們對自然界最基本層面的理解。」

隨著研究人員繼續解開質子的內部結構，更深入的見解可能有助於改進我們在先進技術中對質子的應用。一個突出的例子是質子治療，它利用高能質子精確靶向腫瘤，同時最大限度地減少對周圍組織的損傷。

正如早期對光的理解突破為現代鐳射和成像技術鋪平了道路，推進我們對質子結構的認識可能會塑造科學和醫學領域的下一代應用。這項研究首次使質子內部的不可見力量變得可見，在理論和實驗之間架起了一座橋樑，就像前幾代人揭開光的秘密以改變現代世界一樣。

該團隊的研究成果已發表在《物理評論快報》期刊上。

J.A. Crawford et al. 2025. Transverse Force Distributions in the Proton from Lattice QCD. Phys. Rev. Lett 134, 071901; doi: 10.1103/PhysRevLett.134.071901