近日，一个国际科研团队成功绘制出了质子内部作用力的图像，以前所未有的细节展示了夸克(质子内部的微小粒子)在受到高能光子撞击时的反应。这一研究成果已在《物理评论快报》上发表。
该团队包括来自阿德莱德大学的专家，他们正在探索亚原子物质的结构，试图进一步了解支撑自然界的力量。据团队成员、阿德莱德大学物理、化学和地球科学学院副主任、副教授罗斯杨介绍，他们使用了一种名为格子量子色动力学的强大计算技术来绘制质子内部的作用力。
这种方法将空间和时间分解成精细的网格，使研究人员能够模拟强力——将夸克结合成质子和中子的基本相互作用——在质子内部不同区域的变化。研究团队的成果可能是迄今为止自然界中最小的力场图。
阿德莱德大学博士生Joshua Crawford的计算与阿德莱德大学团队和国际合作者共同领导了这项工作。Joshua表示，他们的研究结果表明，即使在如此微小的尺度上，所涉及的力量也是巨大的，高达50万牛顿，相当于大约10头大象的力量，但这些都压缩在比原子核小得多的空间内。
这些力图提供了一种理解质子复杂内部动力学的新方法，有助于解释质子在高能碰撞(例如大型强子对撞机的碰撞)中以及在探索物质基本结构的实验中会表现出怎样的行为。大型强子对撞机(LHC)是世界上最大、能量最高的粒子加速器，由欧洲核子研究中心(CERN)与100多个国家的10000多名科学家和数百所大学及实验室合作建造。
杨副教授指出，正如爱迪生发明灯泡并非通过研究更亮的蜡烛，而是在几代科学家研究光如何与物质相互作用的基础上实现的，他们最近的研究等现代研究正在揭示物质的基本构成块在受到光线照射时的行为，从而加深了对自然最基本层面的理解。
随着研究人员不断揭示质子的内部结构，更深入的了解可能有助于改进在尖端技术中使用质子的方式。一个突出的例子是质子疗法，它使用高能质子精确瞄准肿瘤，同时最大限度地减少对周围组织的损害。
杨副教授还表示，提高我们对质子结构的认识可能会塑造下一代科学和医学应用。通过首次使质子内部看不见的力量变得可见，这项研究弥合了理论与实验之间的差距，就像前几代人揭开光的秘密从而改变现代世界一样。
