对于⼀个宏观物体来说，它有多重，以及这些质量来⾃哪些部分，绝对算不上是难以回答的问题，这差不多就是⼀个“1+1+1=3”的问题。但在微观世界，情况则截然不同。就拿我们最熟悉的⼀种粒⼦——质⼦来举例。质⼦是⼀种出现在原⼦中⼼带正电的粒⼦，它是原⼦核的基本组成部分，占宇宙可⻅物质的99%以上。但质⼦身上的⼀个最⼤谜团就是它的质量来源。事实证明，质⼦的测量质量不仅来⾃它的物理构件。质⼦由三个价夸克构成。
在许多示意图中，我们会把质⼦结构简单描述为两个上夸克和⼀个下夸克的组合。但是，如果把质⼦中夸克的质量相加，会发现只能得到质⼦质量的⼀部分，⽽且是很⼩的⼀部分。原因之⼀在于，这种表述过于简化了。质⼦的内部实际上要复杂得多，充满了夸克和反夸克对，以及传递强⼒的胶⼦。在常⻅的质⼦内部结构示意图中，只包含了三个价夸克，但质⼦内部实际上⾮常复杂。
在过去的⼏⼗年间，核物理学家已经初步拼凑出了质⼦质量的⼏种来源。⾸先，夸克的确提供了⼀些质量，还有⼀部分质量来⾃夸克的运动。其次，强⼒能量也能提供⼀部分质⼦质量。最后，质⼦中的夸克和胶⼦的动态相互作⽤，也会产⽣质量。最近在托⻢斯·杰斐逊国家加速器设施进⾏的⼀项实验，揭示了强⼒产⽣的质⼦质量半径，并准确指出了由这些胶⼦产⽣的物质的位置。这为揭开质⼦结构和质量来源之谜迈出了⼀⼤步。
论⽂已于近⽇发表在《⾃然》上。这项实验在杰斐逊实验室的CEBAF（连续电⼦束加速器设施）的实验⼤厅C进⾏，合作项⽬在2019年初进⾏了约30天的实验。这个惊⼈的结果在某种程度上⽽⾔出乎了研究⼈员的意料，因为实验最初的⽬标是寻找CERN（欧洲核⼦研究中⼼）的研究⼈员已经报道过的五夸克。在实验中，来⾃CEBAF加速器的10.6 GeV的⾼能电⼦被送⼊⼀⼩块铜中。
这些电⼦被铜块减速或偏转，导致它们作为光⼦发出轫致辐射。然后，这束光⼦击中了⼀个液态氢⽬标内的质⼦。探测器测量了这些相互作⽤的残留物，也就是电⼦和正电⼦（电⼦的反粒⼦）。实验⼈员对那些在氢的质⼦核中产⽣J/Ψ粒⼦的相互作⽤很感兴趣。J/Ψ是⼀种短寿命的介⼦，由粲夸克和反粲夸克构成。⼀旦形成，它就会迅速衰变为电⼦-正电⼦对。
在⽆数次相互作⽤中，实验者通过确认⼀致的电⼦-正电⼦对，在这些相互作⽤的截⾯测量中发现了约2000个J/Ψ粒⼦。可以这么理解，原本研究⼈员会通过对电⼦在质⼦上的弹性散射，获得质⼦的电荷分布。⽽在这种情况下，类似地，他们对来⾃质⼦的J/Ψ进⾏了“独家拍照”，得到的就是胶⼦分布，⽽不是电荷分布。团队随后能够将这些截⾯测量结果插⼊了描述质⼦的胶⼦引⼒形状因⼦的理论模型中。
所谓的胶⼦引⼒形状因⼦详细描述了质⼦的机械特性，⽐如它的质量和压强。他们将来⾃⼴义部分⼦分布模型和全息量⼦⾊动⼒学（QCD）模型的结果，与晶格QCD计算进⾏了⽐较。从这些量的不同组合中，研究⼈员确定了上述由胶⼦主导的胶⼦质量半径。这个质量结构核位于质⼦的中⼼位置，它的半径实际上⽐电荷半径要⼩，⽽电荷半径先前经常被⽤作质⼦尺⼨的⼀种代理数据。
实验中更令⼈困惑的发现之⼀是，在其中⼀种理论模型⽅法中，数据暗示了，标量胶⼦的分布远远超出了电磁质⼦半径。换句话说，还有⼀层标量胶⼦活动的云延伸到了移动的夸克之外，并约束了夸克。这些结果都暗示，质⼦内部实际上应该存在更复杂的层次结构，超出了我们⽬前的理解。它可能具有三种半径，也就是电荷半径、质量半径和标量半径，⽽这三个数值都不相同。
研究⼈员认为，想要充分理解这些新的观测结果，以及它对我们理解约束的影响，还需要更⾼精度的J/Ψ实验。他们都相信，这个新结果相当耐⼈寻味，这将为它所暗示的新物理学带来更多的启示。