[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]一百年前，科學家知道原子核是由質子與中子組合而成。半個世紀之後，粒子物理學家又證明了，質子與中子是由夸克和膠子所構成。然而，距離夸克的發現過了半個世紀，物理學家想單純依靠夸克和膠子解釋低能量狀態下的核子物理實驗，總是遇到一些困難。
一個原子核，兩個能量尺度各自表述[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]我們中學的時候都學過原子的基本樣貌，外層的電子繞著中心的原子核「轉」，而在中心處的原子核則是由帶正電的質子和不帶電的中子所構成。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]當我們提高能量尺度（或是說提高觀測的精度），即可發現質子與中子並不是不可分割的粒子，其中還有更小的粒子，即所謂的夸克和膠子。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這個看似簡單操作，卻沒有想像中簡單。當物理學家要想單純用夸克和膠子解釋核子實驗時，卻發現解釋不了。主要原因是構成夸克和膠子之間的多體相互作用由量子色動力學（QCD）理論所描述。QCD的強耦合特性將系統中夸克和膠子的動量分佈與其結構和衍生性質（如質量和自旋）聯繫起來。因此，要想用夸克與膠子取代質子與中子的概念，對核物理實驗做出一致性的描述，如何理解夸克與膠子的密度以及分佈狀態就成為決定性的一步。
最新研究突破[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這一長期的困境，直到最近才被國際合作組織的科學家克服。波蘭科學院核物理研究所 (IFJ PAN) 的理論家之一庫西納（Aleksander Kusina）博士表示：「直到現在，原子核還是有兩種並行的描述，一種是低能量下所看到的質子和中子，另一種則是高能量能看見的夸克和膠子。」根據他們在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表的研究，這次的研究成功將高能量下的部分子分佈函數（PDFs）與低能量下的核子行為聯繫了起來，兩個尺度的物理世界總算結合在一起。
夸克-膠子分佈函數[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]該研究使用了高能量的碰撞數據，包括在日內瓦CERN實驗室的 LHC加速器上收集的資料，目標是研究原子核在高能下，由部分子分布函數 (PDF) 描述部分子結構，以此為基礎，計算這些函數映射出的夸克和膠子在質子和中子以及整個原子核內部的分佈。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]從理論的角度來看，這個辦法借用了那些用來描述低能碰撞的核模型，例如質子和中子結合形成強相互作用的核子對（質子－中子、質子－質子、中子－中子），巧妙地擴展了部分子的分佈函數。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]除此之外，這個方法的另一個優勢是，它比傳統方法更好地描述了實驗數據，可以確定實驗可測量的參數，例如特定粒子在電子或質子與核子碰撞中產生的概率。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]研究結果證實了低能實驗中的觀察結果，即大多數的核子對是質子－中子對。重現了低能量實驗在核子間能觀察到的關聯性。
研究的意義[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這項突破性研究首次實現了使用部分子模型重現僅在核子描述下得到解釋的實驗結果。該研究證實，夸克與膠子分佈模型可在不同能量範圍內提供一致的解釋，促進了對原子核結構的統一理解。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]庫西納解釋道：「在我們的模型中，改進了模擬某些核子配對的現象，因為我們認識到這種效應在部分子上也可能相關。有趣的是，這個辦法能對理論描述進行概念上的簡化，讓我們更精確地研究單個原子核的部分子分佈。」
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]物理圖像描述的一致性，讓科學家在使用不同能量尺度的語言溝通時能夠更順暢，在描述同一件事時，不用擔心與事實不合或是過度解釋。透過這項研究，科學家不僅改善了對部分子分佈的模擬精度，還為未來更深入探討不同原子核的結構奠定了基礎，有助於揭示原子核內部更深層結構的物理機制。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]資料來源：
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