⽆论是在量⼦物理还是量⼦化学中，强相互作⽤系统都起着⾄关重要的作⽤。随机过程⽅法是⽤于描述这类系统的⼀种⾏之有效的⽅法。然⽽，这类⽅法也有其局限性，⽐如它会“低估”原⼦核的半径。在⼀项于近期发表在《⾃然》杂志的研究中，⼀个国际研究⼩组使⽤⼀种所谓的波函数匹配法解决了这个问题。他们⽤这种⽅法计算了原⼦序数在2到58之间的所有原⼦核的质量和半径，得到与实验测量结果⼀致的答案。
研究⼈员发现了⼀种计算原⼦核⼤⼩的新⽅法。
我们知道，⽬前已知的所有普通物质都是由原⼦组成的，⽽每个原⼦⼜是由更⼩的质⼦、中⼦和电⼦构成的。负责将质⼦和中⼦结合在⼀起，以及将构成了质⼦、中⼦和其他重⼦的夸克“黏”在⼀起的是强⼒。强⼒是已知的四种基本⼒之⼀，在很短的距离内，它具有吸引⼒，并且⽐电磁⼒要强得多。⼀直以来，为了研究原⼦核（由质⼦和种⼦构成），物理学家经常使⽤“从头计算法”。
这类⽅法通过描述复杂系统中的基本组成部分及其相互作⽤，对复杂系统进⾏计算。在核物理学中，这种基本组成就是质⼦和中⼦，因此这些计算就从质⼦和中⼦开始。对于核⼦数量较少的原⼦核来说，从头计算法在描述原⼦核的结合能及其性质，以及核结构会如何影响质⼦和中⼦之间潜在的相互作⽤⽅⾯，表现得⾮常出⾊。但是，随着核⼦数量增多，或者核⼦间的相互作⽤变得更加复杂时，这类⽅法就开始出问题了。
这个问题对⼀种通被称为蒙特卡罗模拟的从头计算法尤为严重。蒙特卡洛模拟是⼀种使⽤随机过程来对所需的物理量进⾏计算的⽅法，尽管它可以是⾼效⽽强⼤的，但它会遇到符号问题——当正负贡献相互抵消时，就会出现这个问题。其结果就是最终计算结果中的统计误差⼤幅增加，使得物理学家可⽤这种⽅法进⾏研究的系统⾮常有限。
在新的研究中，研究⼈员采⽤了⼀种被称为波函数匹配的⽅法解决了这个问题。这种⽅法⾮常简单。
在这种⽅法中，他们以⼀级近似，将复杂的问题映射到⼀个没有这种符号振荡的简单模型系统上。换⾔之，他们假设存在⼀个简单的相互作⽤，并⽤这个更简单的没有符号振荡的波函数，代替⼀个复杂的相互作⽤的波函数。新的波函数匹配法去除了⾼保真相互作⽤中的短距离部分，并⽤⼀个更易于计算的相互作⽤中的短距离部分取⽽代之。
这种替换保留了原始的相互作⽤中的所有重要属性，⽽由新的波函数所带来的任何误差，都可以⽤⼀种被称为微扰论的标准⽅法来处理。
研究⼈员将这种新的⽅法应⽤在了轻质量和中等质量原⼦核、中⼦物质和核物质的晶格量⼦蒙特卡罗模拟上，并发现他们可以精确地预测原⼦在2~58之间的所有原⼦核的质量和半径，这些结果与现有⽂献中的实验数据结果⼀致。曾经由于符号问题⽽⽆法进⾏的计算现在可以通过波函数匹配进⾏。
这种⽅法的出现意味着，物理学家将能够对核结构和动⼒学进⾏精确计算。现在，研究⼈员计划在结构和反应计算上测试这种⽅法，以便进⼀步改进这种⽅法。