质子和中子的质量和自旋从何而来？令人惊讶的是，我们并不知道答案。质子和中子具有内部结构——夸克，但夸克是如何组成质子的？根据量子力学，质子不是由三个夸克简单组合在一起，而是一锅“粒子汤”。现在，科学家需要用电子去撞击质子，从而窥探这锅汤里面到底是什么。
据科学家估计，可观测的宇宙中存在大约10^53千克的普通物质，其中绝大部分是质子和中子，总数大约有10^80个。原子就是这两种粒子与电子组成的。但是质子和中子的质量是从何而来的呢？答案其实并不简单。质子和中子由夸克和起着黏结作用的胶子组成。胶子是无质量的，而质子和中子（统称为核子）内部所有夸克质量的总和不到核子总质量的2％。那么其余的质量是哪来的呢？
质量不是核子身上的唯一谜团。它们的自旋同样令人困惑——核子中夸克的自旋不足以解释整个核子的自旋。科学家现在认为，核子的自旋、质量和其他性质都源自它们内部夸克和胶子之间的复杂相互作用，但他们不清楚其中的确切机制。而科学家通过理论也只能了解这么多，因为夸克和胶子之间的相互作用由一种名为量子色动力学（QCD）的理论主宰，这种理论的计算极端困难。
为了更进一步地回答这些问题，我们需要新的实验数据。因此，电子离子对撞机（EIC）的构想应运而生。其他的原子“粉碎机”，例如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机或美国的相对论重离子对撞机（RHIC），撞击的是质子和离子这样的复合粒子，而EIC与它们不同，是用电子撞击质子和中子。电子没有内部结构，可以充当显微镜，让科学家看到那些复合粒子里面的情况。
EIC是美国核科学界当前优先级最高的项目之一，它有两个候选地址，一个是位于长岛的布鲁克海文国家实验室，另一个是位于弗吉尼亚州纽波特纽斯市的托马斯·杰斐逊国家加速器装置（杰斐逊实验室）。如果获得批准，EIC可在2030年左右开始采集数据。这台对撞机能够解答一个关键问题：单个夸克和胶子的自旋和质量是怎样与它们集体运动的能量组合在一起，创造出质子和中子的自旋及质量的？
EIC还可以回答许多其他问题，比如夸克和胶子是聚集在一起还是分散在核子内部？它们的移动速度有多快？核子在原子核中结合在一起时，这些相互作用扮演了怎样的角色？EIC上的测量结果将会提供大量新信息，帮助我们认识物质的基本成分是如何相互作用，并最终形成可见宇宙的。在发现夸克50年后，我们终于只差一步就能解开它身上的谜题了。