摘要：2024年12月2日，美国领衔的国际顶尖物理学家团队在《物理学进展报告》上发表突破性研究成果：他们终于揭开了困扰物理学界数十年的谜题，首次窥见了质子内部的真实面貌。这个发现颠覆了我们对这个基本粒子的认知——原来看似简单的质子内部，竟然隐藏着一个狂野而神秘的量子

2024年12月2日，美国领衔的国际顶尖物理学家团队在《物理学进展报告》上发表突破性研究成果：他们终于揭开了困扰物理学界数十年的谜题，首次窥见了质子内部的真实面貌。这个发现颠覆了我们对这个基本粒子的认知——原来看似简单的质子内部，竟然隐藏着一个狂野而神秘的量子世界！

你可能会问：质子不就是由三个夸克构成的基本粒子吗？这有什么特别的？

事实远比你想象的要魔幻得多。

大聪明可以思想实验一下，如果你能缩小到难以想象的微观尺度，大约一千万亿分之一米，可以潜入质子内部，你会看到什么？

科学家们的发现令人震惊：在这个微观世界里，没有任何东西是静止的。夸克和胶子在疯狂地翻腾，虚粒子不断地产生又消失，就像一锅沸腾的量子汤。但更让人惊讶的是，这些粒子之间存在着一种超自然的联系——量子纠缠。

什么是量子纠缠？你可能已经非常熟悉了，就像两个舞者，无论相距多远，当一个转动时，另一个立即做出呼应的动作，仿佛之间有某种神秘的默契。在质子内部，所有的粒子都在进行着这样的"量子之舞"。

但是，要如何观察这个神秘的微观世界呢？

科学家们想出了一个绝妙的主意：用高能电子去"轰击"质子。就像用超高速相机拍摄瞬间破碎的玻璃杯，通过观察碎片的分布，我们可以推断出玻璃杯破碎的过程。同样，通过观察质子碰撞后产生的粒子，科学家们得以重建质子内部的景象。

然而，事情远没有这么简单。研究团队发现，由于量子纠缠的存在，他们永远无法精确预测每次碰撞会产生多少个粒子。这就像往沸腾的水中丢入一颗石子，你永远无法准确预测会溅起多少水花。

这个发现具有革命性的意义。它不仅改变了我们对基本粒子的认识，更为未来的研究开辟了新的方向。布鲁克海文国家实验室即将建造的电子离子对撞机（EIC）将进一步验证这一理论，有望揭示更多关于原子核的奥秘。

这项突破性研究凝聚了来自美国、墨西哥、波兰等多国科学家的智慧。正如团队成员所说：我们相信，通过研究纠缠熵，我们将能更好地理解强相互作用如何将夸克和胶子束缚在质子中，以及原子核环境如何影响单个质子的性质。

从某种意义上说，这项研究不仅仅是对微观世界的探索，更是对宇宙本质的追问。当我们凝视质子的内部时，我们看到的或许正是宇宙最基本的运行法则。

参考文献：

“QCD evolution of entanglement entropy” by Martin Hentschinski, Dmitri E Kharzeev, Krzysztof Kutak and Zhoudunming Tu, 2 December 2024, Reports on Progress in Physics. DOI: 10.1088/1361-6633/ad910b

来源：徐德文科学频道