幾十年來，了解質(zhì)子自旋的組成一直是粒子物理學(xué)的一個核心問題。夸克是質(zhì)子的基本組成部分，人們認(rèn)為它是質(zhì)子自旋的主要部分。但令科學(xué)家們驚訝的是，它們對質(zhì)子自旋的貢獻(xiàn)很小，只占質(zhì)子總自旋的30%左右。因此，物理學(xué)家一直在探索著質(zhì)子自旋的其他來源。

強(qiáng)核力是宇宙四大基本力之一，它是將夸克“粘合”在一起以構(gòu)成其他亞原子粒子（例如質(zhì)子或中子）的東西。這種強(qiáng)力的表現(xiàn)形式被稱為膠子，它被認(rèn)為有助于質(zhì)子的自旋。

膠子，將夸克結(jié)合在一起的力載體，攜帶著稱為螺旋度的屬性，本質(zhì)上描述了它們的自旋。膠子螺旋度分布（Δg）是衡量與質(zhì)子自旋方向一致的膠子數(shù)量與質(zhì)子自旋反方向的膠子數(shù)量之差的指標(biāo)，它是理解質(zhì)子自旋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分。因此，確定質(zhì)子內(nèi)膠子螺旋度分布對于理解質(zhì)子自旋至關(guān)重要。

最近，發(fā)表在《物理評論D》的一篇論文，提出了一種新的方法，將實驗數(shù)據(jù)與理論計算相結(jié)合以獲取Δ，為質(zhì)子自旋提供了新見解。

傳統(tǒng)上，物理學(xué)家依賴于分析來自深度非彈性散射 (DIS) 的實驗數(shù)據(jù)來提取有關(guān)部分子分布函數(shù) (PDF) 的信息，部分子分布函數(shù)描述了在給定動量分?jǐn)?shù)下在質(zhì)子內(nèi)找到特定類型部分子 (夸克或膠子) 的概率。然而，這些方法很難確定地分離出Δg的貢獻(xiàn)。

格子量子色動力學(xué) (LQCD) 為研究強(qiáng)核力提供了一個強(qiáng)大的理論框架。通過在離散時空格子上模擬這些粒子的相互作用，研究人員可以計算質(zhì)子的各種性質(zhì)。該研究引入了Ioffe時間偽分布的概念，它與部分子分布函數(shù)的矩相關(guān)，并且直接對Δg敏感。這些晶格數(shù)據(jù)與實驗截面的部分子分布有類似的關(guān)系，可以很容易地包括在全局分析中。

該研究采用了一種全局分析技術(shù)，將來自各種DIS實驗的大量實驗數(shù)據(jù)集與格子量子色動力學(xué)模擬新納入的Ioffe時間分布相結(jié)合。該研究的關(guān)鍵重點是中值部分子動量分?jǐn)?shù) (x) 處的Δg的符號，目前數(shù)據(jù)并不能明確排除負(fù)解。然而，觀察到膠子螺旋度分布和夸克扇區(qū)的形狀和大小發(fā)生了變化。(www.ws46.com)

格子量子色動力學(xué)數(shù)據(jù)通過Ioffe時間分布的納入對結(jié)果產(chǎn)生了重大影響。雖然目前格子量子色動力學(xué)模擬的精度水平不能明確地確定Δg的正或負(fù)性質(zhì)，但與僅基于DIS數(shù)據(jù)的分析相比，它確實導(dǎo)致了提取的膠子和夸克螺旋度分布的實質(zhì)性修改。

雖然最終確定Δg符號的追求仍在繼續(xù)，但該研究為未來LQCD模擬的進(jìn)步鋪平了道路，并為統(tǒng)一理解質(zhì)子和其它強(qiáng)子的自旋結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。這些知識將有助于我們進(jìn)一步理解強(qiáng)核力和物質(zhì)的基本性質(zhì)。