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原子还能有多少种结构？人类首次观测到的μ子离子！

2025年6月，日本科研团队在《物理评论快报》上发表了一项成果：他们在气相实验中，首次实验证实了高度带电的μ子离子的存在。

我们所熟知的原子，尽管在微观尺度下已极其微小，直径大约仅为 10 的负 10 次方米，然而其内部却蕴含着巨大的空间。若将原子比作一座宏大的足球场，原子核就像位于球场中心的一只渺小蚂蚁，而电子更是比原子核还要小得多，在这个 “足球场” 中显得微不足道。

精确理解原子核的大小和内部结构，对于验证我们关于物质及其相互作用的基本理论至关重要。在最简单的原子核中，氦核，即氦-3的原子核，是少数核子理论的关键试验平台，代表着最简单的非平凡三核子束缚系统。几十年来，其电荷半径已通过各种技术进行探测，最著名的是电子散射。然

核科学的研究一直以来是物质科学的前沿。《科技导报》邀请中国科学院院士马余刚教授简要回顾了2024年原子核物理科技发展的前沿与热点，其中有涉及理论的拓展也有实验的突破，这些原子核物理学的发展不断地推动我们对物质基本构成和宇宙演化的深入理解。

首先，让我们探索一下 Atom 的架构。原子核由原子中心的质子和中子簇形成，比整个原子小 10,000 倍，“就像大教堂里的苍蝇一样，”英国约克大学（University of York）的核物理学家戴维·詹金斯（David Jenkins）说。尽管原子核包含

可控核聚变，简单来说，就是通过人工手段把轻原子核（比如氘和氚）在极高的温度和压力下“捏”到一起，生成新的原子核，同时释放出巨大的能量。这个过程听起来复杂，但其实类似于太阳内部的能量生产方式。不过，要想让这种反应听话地进行下去，人类需要依靠一些高科技手段，比如磁

2025年5月26日，《物理评论快报》刊登了核物理领域的重要突破。由托马斯·杰斐逊国家加速器实验室领衔的国际团队，利用光子束轰击氘、氦、碳等原子核，首次实现了原子核内部胶子分布的亚阈值测量。这项被编辑推荐的研究，揭开了强核力作用机制的新篇章。

这本1961年出版的讲义是我国第一部原子核理论专著，而作者夏蓉却一直是个谜一样的名字，直到这本讲义再版时，作者的身份才被首次披露。原来，这本教材的作者，是理论物理学家杨立铭和被称为“中国氢弹之父”的于敏。

你以为 “铅变金” 只是中世纪炼金术士的疯狂幻想？不，这是真的。最近，科学家用大型强子对撞机真的做到 “铅变金”。这里没有魔法，没有神秘配方，靠的是硬核物理！

在中世纪的欧洲，炼金术士们曾经痴迷于将普通的铅变成闪闪发光的黄金。他们试图通过各种神秘的方法来实现这一梦想，但最终都以失败告终。然而，现代科学却在不经意间实现了他们的梦想——虽然方式完全不同。

欧洲核子研究中心（CERN）的物理学家通过大型强子对撞机（LHC）实验首次将铅转化为金，尽管这种元素嬗变过程极其短暂——仅持续了几分之一秒时间，且耗费了巨额成本，但也意味着17世纪炼金术士的梦想有望实现。相关论文5月7日发表于《物理评论》。

可控核聚变（Controlled Nuclear Fusion）是通过人工手段控制轻原子核聚合成重原子核并释放能量的过程，因其原理与太阳内部的反应类似，也被称为“人造太阳” 。最近，我国可控核聚变技术近年来取得多项突破性进展，从实验装置运行参数到工程化应用均实

自古以来，黄金就因其迷人的色泽和稀有性而备受珍视。在中世纪，炼金术师更是梦想着将普通金属铅（Pb）转化为贵重金属金（Au）。这个追求可能源于人们发现铅和黄金密度接近。

大型强子对撞机（LHC）是世界上最大、能量最高的粒子加速器，其研究人员观察到了铅转化为金的真实过程。但这种转变并不像之前观察到的那样来自直接碰撞。相反，它是通过一种涉及原子核之间险些错过相互作用的新机制出现的。