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素粒子物理学：陽子内部の圧力分布
Nature 557, 7705 doi: 10.1038/s41586-018-0060-z
原子核の構成要素の1つである陽子は、クォークとグルーオンと呼ばれる基本粒子から構成されている。グルーオンは、クォーク同士を結合する力の担体であり、自由クォークは決して孤立した状態では見つからない。つまり、自由クォークは複合粒子内に閉じ込められた状態で存在する。クォーク閉じ込めの起源は、現代の素粒子物理学と原子核物理学において最も重要な課題の1つである。それは、陽子の安定化の中核にあるのが閉じ込めであり、これが宇宙に安定性をもたらしているからである。陽子内部のクォークの構造は、深仮想コンプトン散乱によって明らかにされる。この散乱過程では電子が陽子の内部のクォークから散乱され、陽子は続いて高エネルギーの光子を放出し、この光子は散乱電子および反跳陽子と同時に検出される。本論文では、陽子の中でクォークが受ける圧力分布の測定について報告する。我々は、陽子の中心近く（最も近くて0.6フェムトメートル）での強力な反発圧と、より離れた距離での結合圧を見いだした。中心付近の平均ピーク圧力は約1035パスカルであり、これは宇宙で最も稠密に充填されている既知の天体である中性子星に推定される圧力を超えている。今回の研究によって、陽子、中性子、原子核の基本的な重力特性に関する新しい研究領域が開かれ、それらの物理半径、クォークに作用する内部せん断力、それらの圧力分布を調べることが可能になるだろう。
