研究者从多组旧实验数据中找出量子干涉，证明夸克和胶子的相互作用比传统部分子图景更量子化。
每个原子核中的质子都由夸克和胶子组成，但这些成分怎样分布、怎样运动，一直难以确定。这个问题不只关系到质子长什么样，也影响粒子加速器实验的解释。研究者用质子碰撞寻找新粒子和基本力，如果对质子内部结构估计不准，碰撞结果也更难读懂。
目前最常用的数学工具是部分子模型。它用概率描述质子内部各种粒子的密度，并预测高速实验中质子最可能呈现的组成。这个模型非常强大，却带有明显的经典图景，像是在计算一袋粒子的概率分布，没有充分展示量子波之间的关系。
研究团队把注意力放在量子干涉上。量子粒子具有波动性，两列物质波重叠时，有些位置增强，有些位置抵消。经典情况下，两个概率直接相加；出现干涉时，合并结果会多出额外项。这个数学痕迹可以暴露质子内部真正的量子关联。
过去几十年，单个实验给出的信号常不清楚，甚至彼此矛盾。新方法没有依赖某一种测量，而是从超过12组差异很大的数据中共同提取干涉特征。数据来自欧洲核子研究中心、德国国家实验室DESY等机构，原始实验类型各不相同，设计目的也不是专门寻找干涉。把它们放进统一分析后，信号才变得清晰。
结果确认了具体的量子干涉，包括胶子与夸克、反夸克组合之间的干涉。质子因此不能只被看成装着经典粒子的袋子，它的内部比常用直觉更具量子性。外部研究者认为，这是首次进行如此大规模的综合分析，应能推动更有针对性的实验。
研究负责人Alexey Vladimirov指出，物理学家从20世纪80年代就尝试寻找质子内部的量子效应，但不同实验长期给出模糊甚至矛盾的结论。过去分析常只盯住单一数据来源，这次把多类实验放在一起，技术处理更困难，却能利用它们彼此补充，排除只在某一种测量中出现的假象。
下一步可能来自美国托马斯·杰斐逊国家加速器设施。新实验有望找到更多干涉迹象，并把它们与高速碰撞中的其他效应联系起来。雷根斯堡大学物理学家Vladimir Braun认为，这项工作首次以如此规模汇总证据。他研究相关物理40年，从未怀疑质子遵守量子力学，却惊讶于最明显效应出现的具体位置，原先以为主要信号会在别处。
问题还没有结束。研究团队需要扩大数据集，提高结论确定性，并解释干涉如何与夸克、胶子的量子自旋相连。物理学家也尚未弄清这些效应怎样关联束缚夸克的强核力。强核力是自然界4种基本力之一，理解这层联系，才可能从“看见干涉”继续走向更完整的质子内部图景。
原文：https://www.newscientist.com/article/2583917-the-proton-is-more-quantum-than-we-thought/