核物理学家用一种新方法在致密环境中探查质子与中子之间的空间，研究宇宙最核心的力量。这项研究在美国能源部托马斯杰斐逊国家加速器上进行，为更精确地研究强核力中最强的部分和中子星的结构打开了大门。成果已发表在《自然》杂志上。
在这项研究之前，研究质子和中子之间非常短距离（相当于质子和中子本身的大小）的力是非常依赖于模型的，研究人员找到了新的方法分析杰斐逊实验室的数据，以便在非常短的距离上观察这些作用力。
强作用力是自然界的四大基本作用力之一（还包括重力、电磁和弱核作用力）。这种强力将质子和中子结合在一起，从而形成每个原子的核心。论文提出一种新的方法，使用原子核中碰巧靠在一起的质子和中子了解这些力。
当成对的质子和中子非常接近，可能会产生短期的相互关系，它们会在粒子分开之前暂时重叠。研究人员捕获了相关关系时的快照，对致密核物质的微观世界进行的研究。测试不同的强核力模型，查看模型对数据的解释程度。
他们发现，最成功的模型将短距离的强核力描述为张量的相互作用，其中质子与其他质子的相互作用以及它们与中子的相互作用不同。随着相关粒子之间的距离进一步缩小，核力相互作用变为标量的相互作用，其中质子-质子和质子-中子的相互作用非常相似。具有更强的斥力（标量）核的模型似乎能更好地解释数据。
研究人员说，即使质子和中子在这些相互作用中重叠，将它们作为单个粒子处理的模型仍然可以成功地描述这些行为。实验中，从碳到铅不同原子核都得到了证实。此外，这一结果还对中子星的结构产生影响，在这种情况下质子和中子的重叠程度与实验研究的短程相关性相当。
未来，研究人员将探索是否可以使用升级的连续电子束加速器和位于杰斐逊实验室B实验室的设备，以更高的精度、在较宽的原子核上进行实验，验证这些结果是否成立。目前项目已得到批准。
