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一種神秘的量子現(xiàn)象以前所未有的方式揭示了原子的圖像。您甚至可以看到質(zhì)子和中子之間的區(qū)別。

來自美國布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子加速器 (RHIC) 是一種精密設(shè)備，能夠?qū)⒔痣x子加速至光速的 99.995%。多虧了他，我們才有可能驗(yàn)證愛因斯坦著名的方程 E=mc2。

現(xiàn)在，該實(shí)驗(yàn)室的研究人員展示了如何使用一種在實(shí)驗(yàn)中從未見過的量子干涉來獲得有關(guān)黃金中質(zhì)子和中子排列的精確細(xì)節(jié)。該技術(shù)讓人想起醫(yī)生用來觀察大腦和其他解剖部位的正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 掃描。

沒有任何顯微探測器或 X 光機(jī)能夠窺探原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此物理學(xué)家只能根據(jù)粒子對(duì)撞機(jī)（例如 CERN 的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)）中發(fā)生的高速碰撞的遺跡來推測那里發(fā)生的情況。

然而，由于金原子高速相互摩擦?xí)r產(chǎn)生的粒子量子糾纏，這種新工具開啟了對(duì)質(zhì)子和中子（構(gòu)成原子核）進(jìn)行更精確推斷的可能性。

照片：美國布魯克海文實(shí)驗(yàn)室。

研究人員已經(jīng)展示了如何使用一種在實(shí)驗(yàn)中從未見過的量子干涉來獲得有關(guān)黃金中質(zhì)子和中子排列的精確細(xì)節(jié)。

在這個(gè)尺度上，無法直接觀察到任何東西，因?yàn)橛糜谶M(jìn)行觀察的光會(huì)干擾相同的觀察。然而，如果有足夠的能量，光波實(shí)際上可以激發(fā)構(gòu)成質(zhì)子和中子的粒子對(duì)，例如夸克和反夸克。

當(dāng)兩個(gè)原子核在幾個(gè)核半徑內(nèi)相交時(shí)，來自一個(gè)原子核的光子可以通過虛夸克-反夸克對(duì)與來自另一個(gè)原子核的膠子相互作用（膠子是強(qiáng)相互作用的介質(zhì)，它是結(jié)合原子核的力）。質(zhì)子和中子中的夸克）。

這相當(dāng)于對(duì)涉及不同粒子的糾纏的第一次實(shí)驗(yàn)觀察，使圖像如此精確，甚至我們可以開始理解原子核中中子和質(zhì)子位置之間的差異。