宇宙中每一个原子的中心 ， 都在无声地搅动着一股由粒子组成的漩涡风 ， 这就是物理学所渴望了解的 。
上图：布鲁克黑文国家实验室相对论重离子对撞机探测器 。
没有探针、显微镜和X射线机能够理解原子内部旋转的量子齿轮的混乱模糊 ， 这使得物理学家只能根据粒子对撞机内高速碰撞的碎片 ， 来尽可能地建立理论 。
现在 ， 研究人员有了一种新工具 ， 可以让他们对形成原子核的质子和中子有一个小小的了解 ， 这种方法是基于金原子高速擦过彼此时产生的粒子纠缠 。
利用美国能源部布鲁克海文国家实验室强大的相对论重离子对撞机（RHIC） ， 科学家们展示了如何使用一种在实验中从未见过的量子干涉 ， 来收集黄金质子和中子排列的精确细节 。
物理学家詹姆斯·丹尼尔·勃兰登堡（James Daniel Brandenburg）曾是布鲁克海文的研究员 ， 现在是STAR合作的成员 。 他表示 ， “这种技术类似于医生使用正电子发射断层扫描（PET扫描）来观察大脑和身体其他部位发生的事情 。 ”
“但在这种情况下 ， 我们谈论的是在飞米（千万亿分之一米）的尺度上绘制特征 ， 这是一个质子的大小 。 ”
用教科书的术语来说 ， 质子的解剖学可以被描述为三个基本的构建块 ， 称为夸克 ， 通过称为胶子的载力粒子的交换而结合在一起 。
如果我们放大并直接观察这一合作 ， 我们将不会看到如此整洁的东西 。 粒子和反粒子在统计疯狂的沸腾泡沫中出现和消失 ， 其中关于粒子分布的规则几乎是一致的 。
对夸克和胶子的运动和动量进行限制 ， 需要一些聪明的想法 ， 但物理学家真正渴望的是确凿的证据 。
不幸的是 ， 仅仅将光照射到质子上并不能得到其运动部分的快照 。 光子和胶子遵循着截然不同的规则 ， 这意味着它们彼此实际上是看不见的 。
然而 ， 这里有一个漏洞 。 在充满足够能量的情况下 ， 光波偶尔会搅动处于存在边缘的粒子对 ， 然后再次消失 ， 其中包括夸克和反夸克 。
如果这种自发的出现 ， 发生在原子核能听到的范围内 ， 相互对立的夸克的闪烁就会与旋转的胶子混合在一起 ， 暂时形成一个被称为“Rho粒子”的集合体 ， 在几分之一秒内就会分裂成一对被称为“介子”的带电粒子 。
这些对子由一个正的介子（由一个上夸克和一个下反夸克组成）和一个负的介子（由一个下夸克和一个上反夸克组成）组成 。
追踪以这种方式形成的π介子的路径和性质 ， 可能会告诉我们一些关于它出生的“马蜂窝”的信息 。
几年前 ， RHIC的研究人员发现 ， 利用高速运动的金原子周围的电磁场作为光子源是可能的 。
布鲁克海文物理学家徐章布（音译）说：“在早期的工作中 ， 我们证明了这些光子是极化的 ， 它们的电场从离子中心向外辐射 。 现在我们使用这种工具 ， 偏振光 ， 有效地成像高能原子核 。 ”
当两个金原子以相反的方向绕对撞机旋转时 ， 几乎避免了碰撞 ， 穿过每个原子核的光子就会产生一个粒子 ， 从而产生一对带电的介子 。
物理学家测量了从经过的金原子核中喷射出来的介子 ， 并表明它们确实具有相反的电荷 。 对粒子流的波状性质的分析显示 ， 干涉的迹象可以追溯到光的偏振 ， 并暗示了一些远不及预期的事情 。
在典型的应用和实验量子环境中 ， 纠缠是在相同种类的粒子之间观察到的：电子与电子 ， 光子与光子 ， 原子与原子 。
在对实验中产生的粒子进行分析时观察到的干涉模式 ， 只能用不相同粒子的纠缠来解释 —— 一个带负电的介子和一个带正电的介子 。
虽然 ， 这远非理论上的异常现象 ， 但在实验室中也远非日常现象 ， 这相当于首次在实验中观察到涉及不同粒子的纠缠 。
追溯纠缠的干涉图案到金原子核 ， 物理学家可以梳理出其胶子分布的二维画像 ， 为核粒子的结构提供新的见解 。
物理学家詹姆斯·丹尼尔·勃兰登堡说：“现在我们可以拍一张照片 ， 在给定的角度和半径下 ， 我们可以真正区分胶子的密度 。 ”
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