科学家们试图解开氦核的奥秘；结果比以往任何时候都更加困惑

在4月份发表在《物理评论快报》杂志上的一项研究中，物理学家用电子轰击一个氦原子容器，使氦原子核进入激发状态，导致原子核暂时膨胀和收缩，就像胸部呼吸一样。研究小组发现，原子核中的质子和中子对电子束的反应与理论预测大相径庭；证实了几十年前实验得出的结论。新的研究证明，这种不匹配是真实的，而不是实验不确定性的产物 ；相反，科学家们似乎对控制原子核中粒子之间相互作用的低能物理学没有足够的把握

2013年，在Sonia Bacca领导的氦核计算之后，理论和实验之间的差异首次变得明显，当时她在加拿大国家TRIUMF粒子加速器工作，现在是美因茨约翰内斯古腾堡大学的教授，也是这项新研究的合著者。Bacca及其同事使用升级的技术计算了氦核中的质子和中子在被电子束激发时的行为，得出的数据与实验数据有很大差异。然而，用于比较的实验数据可以追溯到20世纪80年代，并且在测量中记录了很大的不确定性 

这项新研究的主要作者西蒙·凯格尔是一名核物理学家，他在德国美因茨约翰内斯·古腾堡大学为博士论文研究了氦核，他指出，他所在大学目前的设施可以非常高精度地进行这些测量。“我们想，如果你能做得更好一点，我们至少应该尝试一下，”他告诉《生活科学》 

更好但更糟

将原子核中的粒子保持在一起的主要相互作用称为强力&mdash；但这些相互作用的细微差别所产生的大量效应使这些粒子如何相互作用的计算变得复杂。理论家们使用“有效场论”（EFT）简化了这个问题，该理论近似作用在粒子上的许多力，就像jpeg文件近似未压缩图像文件中的所有数据一样。EFT的升级版对使原子核中强相互作用模型复杂化的影响提供了更好的近似，然而，当研究人员对数字进行分析时，他们发现理论预测比粗略的近似更偏离观察到的现象

为了检查这种差异在多大程度上可归因于实验的不确定性，凯格尔和美因茨团队使用该大学的MAMI电子加速器设施向氦原子容器发射电子束。电子将氦原子核撞击到一个被描述为同位旋单极子的激发态。Bacca在电子邮件中告诉Live Science：“想象一下，细胞核就像一个球体，它会改变半径，膨胀和收缩，保持球形对称。”