原子核由质子和中子组成，这两种粒子通过夸克与胶子的相互作用而存在。因此，用夸克和胶子再现迄今为止在核实验中观察到的原子核的所有性质似乎并不困难。然而，直到现在，一个国际物理学家团队才成功地做到了这一点。
原子核的主要成分质子和中子的发现已经过去了将近一个世纪。最初，新粒子被认为是不可分割的。然而，在20世纪60年代，有一种观点认为，在足够高的能量下，质子和中子会揭示它们的内部结构——由胶子固定在一起的夸克的存在。
不久之后，夸克的存在被实验证实。因此，令人惊讶的是，尽管几十年过去了，还没有人能够用夸克-胶子模型重现低能核实验的结果，当时原子核中只有质子和中子可见。
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这个长期的僵局直到现在才被打破，发表在《物理评论快报》上的一篇论文。它的主要作者是来自国际nCTEQ合作研究夸克-胶子分布的科学家。
“到目前为止，对原子核有两种平行的描述，一种是基于我们可以在低能下看到的质子和中子，另一种是基于夸克和胶子的高能描述。在我们的工作中，我们已经设法将这两个迄今为止分离的世界结合在一起，”参与这项研究的波兰科学院（IFJ PAN）核物理学的三位理论家之一亚历山大·库西纳博士说。
人类之所以能看到周围的环境，是因为他们用天生的探测器（眼睛）来记录散射的光子，这些光子之前与构成我们环境物体的原子和分子相互作用。物理学家以类似的方式获得原子核的知识：他们将原子核与更小的粒子碰撞，然后仔细分析碰撞的结果。
然而，由于实际原因，他们使用的不是电中性的光子，而是携带电荷的基本粒子，通常是电子。实验表明，当电子的能量相对较低时，原子核的行为就好像是由核子（即质子和中子）构成的，而在高能时，粒子（即夸克和胶子）在原子核内部是“可见的”。
原子核与电子碰撞的结果已经很好地再现了，使用假设核子单独存在的模型来描述低能碰撞，而假设存在单独的部分子来描述高能碰撞。然而，到目前为止，这两种描述还不能结合成一幅连贯的画面。
在他们的工作中，来自IFJ PAN的物理学家使用了高能碰撞的数据，包括在日内瓦欧洲核子研究中心实验室的大型强子对撞机加速器收集的数据。主要目的是研究高能原子核的部分子结构，目前用部分子分布函数（pdf）来描述。
这些函数用于绘制夸克和胶子在质子和中子内部以及整个原子核中的分布情况。利用原子核的PDF函数，可以确定实验上可测量的参数，例如电子或质子与原子核碰撞时产生特定粒子的概率。
从理论的角度来看，本文提出的创新的本质是灵巧地扩展了部分子分布函数，灵感来自于那些用于描述低能碰撞的核模型，其中质子和中子被假设成强相互作用的核子对：质子-中子、质子-质子和中子-中子。
这种新方法使研究人员能够确定，对于所研究的18个原子核，原子核中的部分子分布函数，相关核子对中的部分子分布，甚至相关核子对的数量。
结果证实了低能实验的观察结果，即大多数相关对是质子-中子对（这个结果对重核特别有趣，例如金或铅）。本文提出的方法的另一个优点是，它比用于确定原子核中部分子分布的传统方法提供了更好的实验数据描述。
“在我们的模型中，我们对模拟某些核子配对现象进行了改进。这是因为我们认识到这种效应也可能与部分水平相关。有趣的是，这允许理论描述的概念简化，这应该在未来使我们能够更精确地研究单个原子核的部分子分布，”Kusina博士解释说。
理论预测和实验数据之间的一致性意味着，利用部分子模型和来自高能区域的数据，首次有可能重现迄今为止仅由核子描述和低能碰撞数据解释的原子核行为。所描述的研究结果为更好地理解原子核的结构，统一其高能量和低能方面开辟了新的视角。
