在金（Au）离子和氘（d）之间的超外周碰撞中，围绕快速移动的离子的光子（γ）与胶子（黄色线圈）相互作用，以揭示它们在氘中的分布。图片来源：布鲁克海文国家实验室

原子核由什么组成（原子由什么组成）

科学家们已经找到了一种方法来“看到”氘木内部，这是最简单的原子核，以更好地理解将物质构建块结合在一起的“胶水”。新结果来自光子（光粒子）与氘的碰撞，氘子仅由一个与一个中子结合的质子组成。在这些碰撞中，光子就像X射线束一样，可以第一次瞥见称为胶子的粒子如何在氘中排列。这些碰撞也可以打破氘，从而深入了解是什么将质子和中子保持在一起。

通过研究自然界中最简单的原子核氘，科学家们可以了解更复杂的原子核，这些原子核基本上构成了宇宙中所有可见物质。这项关于氘的研究有助于解释原子核是如何从夸克和胶子中产生的，以及原子核的质量是如何由胶子动态产生的。申命记在太阳内部的能量产生中也起着重要作用，太阳的能量产生始于两个质子融合成氘。研究氘子可能有助于科学家更好地了解聚变反应。这可能导致利用聚变能在地球上发电的战略。

在这项工作中，来自STAR合作的科学家研究了能源部（DOE）用户设施相对论性重离子对撞机（RHIC）的氘金碰撞的现有数据。在RHIC，研究人员可以使用快速移动的金离子周围的光子来检查胶子的作用。通过研究最简单的原子核氘中的胶子动力学，科学家们可以了解作为力载体粒子的胶子的分布和行为如何随着原子核变得越来越复杂而变化。在这项工作中研究的RHIC碰撞中，科学家们使用STAR探测器来跟踪有多少动量从氘内的胶子转移到这些相互作用中产生的粒子。由于这种动量转移与胶子在原子核内的位置有关，科学家们利用这些数据绘制了氘中胶子的分布图。此外，每个光子-胶子相互作用也会偏转氘-有时将其分开。STAR追踪了这次解体的“旁观者中子”，以更多地了解胶子如何将这些原子核保持在一起。

了解胶子在核物质中的作用将是电子离子对撞机（EIC）的重点，EIC是布鲁克海文国家实验室处于规划阶段的新设施。EIC将使用电子产生的光子来探测质子和原子核内部的胶子分布，并研究将质子和中子保持在一起以组成原子核的力。