可怜的质子：那些小粒子承受着很大的压力。一项新的研究发现，质子的内部被挤压得程度比我们测量过的任何其他物质的挤压程度都要大。
“这确实是我们所见过的最高压力，”发表在5月17日“自然”杂志上的这项研究的合著者物理学家沃尔克·伯克特(Volker Burkert)说。质子打破了中子星所创造的压力记录。中子星是一颗非常密集的死星，当一颗大质量恒星爆炸时，它的核心塌陷，将比太阳更大的质量挤进一个城市大小的残馀物中，就形成了中子星。
来自弗吉尼亚州纽波特新闻的托马斯·杰斐逊国家加速器设施的伯克特和他的同事们报告说，质子中心的压力平均是地球大气压力的10^30倍。这大约是中子星内部压力的10倍。之前，科学家从理论上预测这种压力可能发生在质子内部，但新的结果是第一个实验质子压力计。
在质子研究中，尽管压力是质子的基本性质之一，但粒子的内压分布在很大程度上是一个尚未探索的前沿。“它和电荷或质量一样重要。”位于斯托尔斯的康涅狄格大学的物理学家彼得·施韦策说，但直到现在还不为人知。
质子由较小的粒子组成，包括带电的夸克和胶子，胶子传递将质子聚集在一起的强大核力。在这个粒子球的中心，Burkert和他的同事报告说，一个强烈的压力向外推。但是这种破纪录的外力受到来自粒子外部区域的内压的控制。
这种压力模式与在大得多的物体上发生的情况相似：“从某种意义上说，它看起来像一颗恒星。”俄罗斯杜布纳联合核研究所的物理学家奥列格·泰雅耶夫(Oleg Teryaev)说。恒星的中心也有向外推的压力，这抵消了引力的内在吸引力。
质子是通过强大的力量结合在一起的，就像恒星是由引力结合在一起一样。但这些微小的质子是另一种情况。Teryaev说，这两个物体在压力方面有相似之处，这是“自然的，但这并不是完全微不足道的”。
为了量化质子的挤压，研究人员使用了名为CLAS的粒子探测器的数据，CLAS是位于杰斐逊实验室的连续电子束加速器设施大型接收分光计的缩写。在与CLAS的实验中，科学家们将电子射向了液氢(质子的一个丰富来源)，并观察了当电子与质子的成分相互作用并产生反射时发生了什么。新的测量是基于2015年的数据，这是第一次使用一种可以测试质子压力的技术进行分析。
然而，这个实验研究的是质子中的夸克，而不是胶子，因为电子的能量，不足以让电子充分探测质子。为了进行压力估算，研究人员假设胶子的压力贡献与夸克相同，这与一些理论预测是一致的。
未来的粒子加速器，如计划中的电子-离子对撞机，将允许测量胶子的贡献，以便更好地估计压碎的质子承受的压力。
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