我们都知道，在生活中我们所看到的、触摸到的一切，都是由原子构成的。原子的内部总在发生一些令人惊奇而又不解的事情。早在上个世纪初，卢瑟福就通过散射实验发现原子的中心是一个紧凑、致密的核心。自那之后，物理学家就一直致力于理解原子核的结构和它的组成部分的动力学。到了1960年代末，物理学家揭示了组成原子核的核子（即质子和中子）实际上是由更基本的夸克和胶子构成的。
现在，让我们来思考这样一个问题：在一个自由质子或自由中子内部的夸克的行为，与束缚在原子核内的夸克有什么不同的吗？根据经典的核子结构模型（即核壳层模型），当核子结合成原子核后，其内部的结构应该是不会发生任何变化的。但在上世纪八十年代，欧洲核子研究中心的欧洲μ子实验合作组却观测到了一个令人惊讶的现象：原子核中的夸克的平均动量要小于预期。
换句话说，一个核子的内部结构取决于它的环境：核子在真空中的结构与它被嵌入在原子核的结构是不一样的。这种改变被称为EMC效应。
这一发现很快就得到了其他实验的证实，而且原子核越大，这种效应就越明显。例如，在一个包含了许多质子和中子的铁原子核中，夸克的移动速度要比在氘核中的夸克慢的多。30多年来，物理学家绞尽脑汁，试图解释这一效应，但绝大多数的理论都被实验否决。
目前只有两个主要的模型用于理解这一现象：当核子被束缚在原子核中时，所有的质子和中子都发生了轻微的改变，或者有许多质子和中子表现得就好像它们是自由的一样，而另一些会形成短程关联对，形成了SRC对内的夸克会发生巨大的改变。
在一项发表在《自然》期刊上的最新论文中，CLAS合作组为第二种可能性提供了确凿的证据。
他们从各个粒子加速器实验中收集数据，其中一些实验测量的是夸克在特定原子核中的行为，另一些则在其他原子核中探测SRC对。当他们将数据绘制成图像时，一个明显的趋势出现了：原子核越大，形成短程关联的质子-中子对就越多，测量到的夸克速度也就越慢。
Hen的合作者Axel Schmidt解释道：“在量子力学中，一个众所周知的事实是：任何时候当用于限制物体的体积增加时，物体的速度就会减慢；反之，当这个空间收缩时，物体就会加速。”
为了建立更加完整的物理图像，他们需要做更多详细的研究。因此，Hen和同事分析了在杰斐逊国家实验室的一个巨大的球形粒子加速器——CLAS探测器的实验数据。
这个实验比较了不同大小的原子，并允许测量夸克的速度和每个原子核中SRC对的数目。Hen将探测器内部的目标装置描述为一种“类似于科学怪人弗兰肯斯坦的东西”，每一只机械臂都拿着由碳、铝、铁和铅等不同材料制成的非常薄的箔片，它们分别由包含着12、27、67和208个质子和中子的原子构成。一个相邻的容器中装有液态氘——这是所有材料中包含最少数量质子和中子的原子。
当他们想要研究某种箔片时，就会在探测器的电子束路径上沿着液态氘向相关的机械臂发出指令，以放低想要研究的箔片。每一秒，就有数十亿个电子束中的电子向氘和固体箔片发射。虽然绝大多数电子都无法击中目标，但有些电子确实能击中原子核内的质子或中子，或者更微小的夸克本身。当电子击中目标时，它们会散射开来，而散射的角度和能量因撞击的目标不同而变化，这就是探测器捕捉到的信息。
这个实验进行了几个月，最后积累了数十亿次电子和夸克之间的相互作用。研究人员根据电子散射后的能量计算出每次相互作用中夸克的速度，然后比较不同原子之间的平均夸克速度。一般情况下，SRC对具有极高的能量，因此散射电子的能量要高于未成对的质子和中子，这是研究人员用于在每种材料中探测SRC对的区别标准。结果观察到，高动量的SRC对是夸克移动速度较低的原因。
特别是，他们发现在具有更大原子核的箔片中，夸克的移动速度比在氘中最多要慢20%。
这项研究的数据首次表明，原子核中SRC对的数量决定着夸克的速度会减慢多少。这个团队正在设计一个实验，他们希望能够探测夸克的速度，特别是SRC对中的夸克速度。Schmidt说：“我们想要对关联对进行分离与测量，我们预计这将能产生同样普适的函数，也就是说，无论是在碳还是铅原子核中，夸克在关联对中的速度改变是相同的，而且这在不同原子核之间应该是普遍的。”
夸克是构成可见世界的最基本成分，但是，这些微小的粒子如何构成质子和中子，然后结合形成单个的原子，进而构成我们看到的宇宙中的所有物质呢？科学家并没有完全了解这整个过程。这个团队的新解释可以帮助阐明夸克行为中细微但重要的差异。Hen说：“理解宇宙中可见物质的本质是理解夸克如何相互作用。尽管EMC效应只有10%到20%，却也是一种非常基本的现象，我们希望理解它。”