记者16日从中国科学技术大学获悉，该校科研团队发挥主导作用，在与美国肯特州立大学、布鲁克海文国家实验室等单位合作的STAR国际实验组中，通过高能原子核—原子核对撞实验中净重子数和净电荷数的精确测量，发现核子内部存在一种奇特结构，可能颠覆人们对核子内部结构的根本认识。相关研究结果14日发表在学术期刊《科学》上。
人们普遍认为核子由夸克(含反夸克)和胶子组成。夸克携带+2/3或-1/3电子电荷和1/3重子数，反夸克携带的电荷和重子数与夸克相反，而胶子既不携带电荷也不携带重子数。研究团队通过精确的实验测量，发现核子内部需要一种携带重子数但不携带电荷和色荷的基本结构，对上述用来描述核子内部结构的朴素夸克模型提出了重大挑战。
这项研究从两个方面得到了自洽的结果。实验组首先测量了高速运动的原子核中核子被减速的程度，其与核子内部的基本结构及其相互作用密切相关。对高能原子核—原子核碰撞中核子被减速程度以及光子—原子核碰撞中核子被减速程度的测量结果，与基于朴素夸克模型核子内部结构的理论计算结果存在很大差异，而与基于3个胶子相连组成的“Y”型胶子结的理论计算吻合。这种胶子结与单个胶子最大的差异是它携带一个单位的重子数，可以输运重子数，有利于重子的减速。
同时，实验组精确测量了被减速的重子数与电荷数的比值。在朴素夸克模型中，只有夸克携带重子数，通过测量被减速的重子的总数可得到被减速的夸克总数，进而得到预期的电荷数。实验测得的电荷数只有预期的一半，表明核子中除了夸克和胶子，还需要一种携带重子数但是不携带电荷的基本结构。传统核子基本组分夸克和胶子均不具备上述特征，而上述“Y”型胶子结具备这一特征。
科研人员称，上述两类实验研究结果均不支持朴素夸克模型的核子内部结构图像，表明核子中存在一种奇特结构。目前胶子结是唯一可以自洽地描述上述系统实验研究结果的理论。该项研究或开启粒子物理的新篇章。
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