核子强相互作用尺寸：来自粲偶素光生反应
Nucleon Strong-Interactions Size From Charmonium Photoproduction
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利用粲偶素光生数据提取核子色场分布，发现强相互作用尺寸（0.94±0.09 fm）大于电荷和质量分布，揭示核子整体空间范围。
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质子和中子在电磁尺寸上差异显著，但它们由强（色）力束缚，且质量几乎相同，如同同一“核子”的两个孪生态。要揭示其整体空间范围，必须通过强相互作用而非电磁作用来考察。$J/\psi$ 粒子是粲夸克和反粲夸克组成的紧凑色荷偶极子，是理想的探针。杰斐逊实验室近期对近阈值 $J/\psi$ 产生的高精度测量，为质子胶子空间结构提供了更精确的视角。结合这些数据与近期夸克扇区的结果，我们提取了核子中质量产生所依赖的色场分布，发现其延伸范围超过电荷和质量分布，揭示出核子的整体强相互作用空间尺寸为 $0.94\pm 0.09$ 费米。
英文摘要
Protons and neutrons differ dramatically in their electromagnetic sizes, but are bound by the strong (color) force and have nearly identical masses, like two twin states of the same ``nucleon". To reveal the overall spatial extent, it must be examined through the strong interaction rather than electromagnetism. The $J/ψ$ particle, a compact color-charge dipole of a charm quark and antiquark, provides an ideal probe. Recent high-precision measurements of near-threshold $J/ψ$ production at Jefferson Lab offer a more precise glimpse of the proton's gluonic spatial structure. Combining these data with recent quark-sector results, we extract the distribution of the color field underlying mass generation in the nucleon and find it extends beyond both charge and mass distributions, revealing the nucleon's overall strong-interaction spatial extent of $0.94\pm 0.09$ fm.
发表机构
- Tsung-Dao Lee Institute and School of Physics and Astronomy（李政道研究所和物理与天文学院）
- Department of Physics, University of Maryland, College Park, MD 20742, USA（马里兰大学帕克分校物理系）
- Physics Division, Argonne National Laboratory, Lemont, IL 60439（阿贡国家实验室物理学部）
- Department of Physics, University of California, Berkeley, CA 94720, U.S.A（加州大学伯克利分校物理系）
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA（劳伦斯伯克利国家实验室核科学部）
- National Energy Research Scientific Computing CenterLawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA（美国国家能源研究科学计算中心劳伦斯伯克利国家实验室）
- Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China（上海交通大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
