物理學重大發現！質子內部存狂野量子世界，或改變對物質本質認知

2024年12月2日，美國領銜的國際頂尖物理學家團隊在《物理學進展報告》上發表突破性研究成果：他們終於揭開了困擾物理學界數十年的謎題，首次窺見了質子內部的真實面貌。這個發現顛覆了我們對這個基本粒子的認知——原來看似簡單的質子內部，竟然隱藏着一個狂野而神祕的量子世界！

你可能會問：質子不就是由三個夸克構成的基本粒子嗎？這有什麼特別的？

事實遠比你想象的要魔幻得多。

大聰明可以思想實驗一下，如果你能縮小到難以想象的微觀尺度，大約一千萬億分之一米，可以潛入質子內部，你會看到什麼？

科學家們的發現令人震驚：在這個微觀世界裏，沒有任何東西是靜止的。夸克和膠子在瘋狂地翻騰，虛粒子不斷地產生又消失，就像一鍋沸騰的量子湯。但更讓人驚訝的是，這些粒子之間存在着一種超自然的聯繫——量子糾纏。

什麼是量子糾纏？你可能已經非常熟悉了，就像兩個舞者，無論相距多遠，當一個轉動時，另一個立即做出呼應的動作，彷彿之間有某種神祕的默契。在質子內部，所有的粒子都在進行着這樣的"量子之舞"。

但是，要如何觀察這個神祕的微觀世界呢？

科學家們想出了一個絕妙的主意：用高能電子去"轟擊"質子。就像用超高速相機拍攝瞬間破碎的玻璃杯，通過觀察碎片的分佈，我們可以推斷出玻璃杯破碎的過程。同樣，通過觀察質子碰撞後產生的粒子，科學家們得以重建質子內部的景象。

然而，事情遠沒有這麼簡單。研究團隊發現，由於量子糾纏的存在，他們永遠無法精確預測每次碰撞會產生多少個粒子。這就像往沸騰的水中丟入一顆石子，你永遠無法準確預測會濺起多少水花。

這個發現具有革命性的意義。它不僅改變了我們對基本粒子的認識，更爲未來的研究開闢了新的方向。布魯克海文國家實驗室即將建造的電子離子對撞機（EIC）將進一步驗證這一理論，有望揭示更多關於原子核的奧祕。

這項突破性研究凝聚了來自美國、墨西哥、波蘭等多國科學家的智慧。正如團隊成員所說：我們相信，通過研究糾纏熵，我們將能更好地理解強相互作用如何將夸克和膠子束縛在質子中，以及原子核環境如何影響單個質子的性質。

從某種意義上說，這項研究不僅僅是對微觀世界的探索，更是對宇宙本質的追問。當我們凝視質子的內部時，我們看到的或許正是宇宙最基本的運行法則。

參考文獻：

“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