引力的力量在我们可见的宇宙中是显而易见的。从卫星绕行星运行时的同步步调中可以看出这一点。被大质量恒星拉离轨道的流浪彗星;以及巨大星系的漩涡中。这些令人惊叹的展示展示了重力对物质最大尺度的影响。现在，核物理学家发现引力在最小的物质尺度上也能发挥很大作用。

美国能源部托马斯·杰斐逊国家加速器设施的核物理学家进行的新研究正在使用一种方法，将引力理论与最小物质粒子之间的相互作用联系起来，以揭示更小尺度的新细节。该研究首次揭示了质子内部强力分布的快照。该快照详细说明了该力可能施加在构成质子的夸克粒子上的剪切应力。该成果近期发表在《现代物理学评论》上。

该研究的主要作者、杰斐逊实验室首席科学家沃尔克·伯克特 (Volker Burkert) 表示，测量结果揭示了质子构件所经历的环境。质子由三个夸克组成，这三个夸克通过强力结合在一起。

伯克特解释说：“在峰值时，这不仅仅是一个四吨重的力，人们必须向夸克施加才能将其从质子中拉出来。” “当然，大自然不允许我们仅将一个夸克与质子分开，因为夸克具有一种称为“颜色”的特性。质子中的夸克混合了三种颜色，使其从外部看起来无色，这是其在太空中存在的必要条件。

“试图从质子中拉出一个有色夸克，会产生一个无色夸克/反夸克对，一个介子，利用你投入的能量试图分离夸克，留下一个无色质子(或中子)。所以， 4吨是质子固有力强度的例证。”

结果只是要测量的质子机械特性的第二个。质子的机械特性包括其内部压力、质量分布(物理尺寸)、角动量和剪切应力。这一结果是由半个世纪前的预测和两个十年前的数据实现的。

20 世纪 60 年代中期，有人提出理论认为，如果核物理学家能够看到重力如何与质子等亚原子粒子相互作用，此类实验就可以直接揭示质子的机械特性。

“但当时没办法。比如说，如果把引力和电磁力进行比较的话，相差了三十九个数量级——所以完全没有希望了，对吧?” 杰斐逊实验室的科学家兼该研究的合著者 Latifa Elouadhriri 解释道。

这些几十年前的数据来自杰斐逊实验室的连续电子束加速器设施(CEBAF)(美国能源部科学办公室的用户设施)进行的实验。典型的 CEBAF 实验需要高能电子通过与粒子交换能量包和称为虚拟光子的角动量单位来与另一个粒子相互作用。电子的能量决定了它以这种方式与哪些粒子相互作用以及它们如何响应。

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