麻省理工學(xué)院的科學(xué)家最近想出了一種看似“魔法”的方法——他們不用大型粒子對(duì)撞機(jī)，就能看到原子內(nèi)部的秘密結(jié)構(gòu)。

這聽起來幾乎不可能。要知道，過去科學(xué)家要想研究原子核的內(nèi)部，通常需要巨大的粒子加速器，比如歐洲核子研究中心那種，得用強(qiáng)大的電子束去撞擊原子核。但這次，研究團(tuán)隊(duì)用的是一套完全不同的思路：讓原子自己當(dāng)“探針”。

他們選中了鐳原子，并讓它和氟原子結(jié)合，形成一種叫“一氟化鐳”的分子。然后，他們把這個(gè)分子放在極端精密的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，用激光去測量里面電子的能量變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些電子有時(shí)候會(huì)“鉆進(jìn)”原子核里短暫停留一下，然后又返回原本的軌道。而它們在進(jìn)出的過程中，帶回了關(guān)于原子核內(nèi)部的微妙信息。

換句話說，科學(xué)家相當(dāng)于用原子的電子當(dāng)“信使”，讓它幫忙去里面看一眼，再告訴外界，里面發(fā)生了什么。

在實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)測得電子能量發(fā)生了極其細(xì)微的變化，比激光光子能量還小上百萬倍。這種變化意味著，電子確實(shí)曾經(jīng)和鐳原子核內(nèi)部的質(zhì)子、中子發(fā)生過相互作用。這是第一次，科學(xué)家能通過分子層面的實(shí)驗(yàn)，直接感知到原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

這項(xiàng)研究背后的意義非常深遠(yuǎn)。鐳原子的原子核形狀并不是球形，而更像一個(gè)梨?？茖W(xué)家推測，這種奇特的形狀可能會(huì)放大自然界中某些“對(duì)稱性破壞”的現(xiàn)象。簡單來說，在宇宙誕生的早期，物質(zhì)和反物質(zhì)本該數(shù)量相等，但我們今天看到的宇宙幾乎都是由物質(zhì)組成的，反物質(zhì)早已消失無蹤。為什么會(huì)是這樣？理論認(rèn)為，這可能和原子核內(nèi)部某些微小的不對(duì)稱性有關(guān)。

而鐳原子正是研究這種不對(duì)稱性的理想候選者。通過一氟化鐳分子，科學(xué)家能讓電子在更強(qiáng)的內(nèi)部電場中運(yùn)動(dòng)，這種電場強(qiáng)度比實(shí)驗(yàn)室中人造的還要強(qiáng)上幾個(gè)數(shù)量級(jí)。正是這種天然“高壓環(huán)境”，讓電子更容易接觸到原子核內(nèi)部，也讓科學(xué)家有機(jī)會(huì)直接測量那種微弱的對(duì)稱性破壞。

這套方法的精妙之處在于，它就像在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭建了一個(gè)“微型粒子加速器”。不需要龐大的設(shè)備，不需要高速撞擊，科學(xué)家就能在實(shí)驗(yàn)室里探測原子核深處的物理規(guī)律。

研究團(tuán)隊(duì)表示，他們接下來會(huì)用這項(xiàng)技術(shù)來繪制原子核內(nèi)部的“磁力分布地圖”。每個(gè)質(zhì)子和中子都有自己的磁矩，它們在原子核里的分布方式，也許正是理解宇宙中物質(zhì)為何能主導(dǎo)一切的關(guān)鍵。

“過去我們只能測量原子核外部的電場，現(xiàn)在我們第一次能看到內(nèi)部的情況?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)說，這就像你終于能看進(jìn)電池里面，去研究電流在內(nèi)部是怎么分布的一樣。

麻省理工的這項(xiàng)研究不僅改變了科學(xué)家觀察原子的方式，也可能改變我們理解宇宙的方式。從原子核的形狀，到宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)的比例，它們之間也許早就藏著某種微妙而深刻的聯(lián)系。