我國科學家從實驗數據中提取質子質量半徑

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IT之家 5 月 13 日消息 據中國科學院網站，中國科學院近代物理研究所科研人員近日從實驗數據中提取出質子質量半徑值，相關研究成果以快報形式發表在 Physical Review D 上。

據介紹，人們對物質結構的理解已深入到核子（質子和中子的統稱）的內部：誇克和膠子。質子的半徑比原子小十萬倍左右，誇克和膠子的尺度比質子小幾個量級。從理論和實驗上理解質子質量問題是高能核物理領域的熱點課題。質子的性質包括電磁性質和引力性質等。其中，質子的電荷半徑屬於電磁性質，已被精確測量；質子的質量結構和質量半徑屬於引力性質。然而，由於誇克和膠子之間的相互作用複雜，直接測量較為困難，科學家們對於質子質量結構和質量半徑的了解還十分有限。

中科院近代物理所研究員陳旭榮團隊利用光生和電生過程的 omega、phi 和 J/psi 矢量介子在閾值附近產生的實驗數據，基於雙膠子交換模型，對數據進行分析，從標量引力形狀因子提取出質子質量半徑的值為 0.67±0.03 飛米。根據粒子物理國際合作組織“粒子數據組（Particle Data Group）”公布的數據，質子電荷半徑的測量平均值為 0.8409±0.0004 飛米。與質子電荷半徑相比，該研究提取的質子質量半徑明顯偏小，表明質子的質量分布比電荷分布更加緊密。

▲圖 1. 光生或電生過程中矢量介子的近閾產生（雙膠子交換模型）示意圖 | 圖自中國科學院網站，下同

▲圖 2. 從實驗數據中提取的質子質量半徑