نشانه‌هایی دال بر تغییر اندازة هسته

در برداشت رایج از ساختار هسته، هسته از پروتون‌ها و نوترون‌ها (نوکلئون‌ها)یی تشکیل شده است که دو به دو باهم بر هم کنش دارند. توزیع بار هسته یا تطبیق توزیع فضایی پروتون‌ها بر چگالی بار داخل پروتون، محاسبه می‌شود. در چند سال گذشته این برداشت مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. قرائنی از چندین آزمایش به دست آمده است حاکی از این که خواص نوکلئون‌های آزاد، در داخل هسته دست‌خوش تغییر می‌شود. داده‌هایی که از پراکندگی میون‌های پرانرژی از هدف‌های هسته‌ای به وسیلة گروه همکاری میونی اروپا (EMC) سرن به دست آمده حاکی از آن است که نوکلئون در هستة آهن می‌تواند به اندازة 15 درصد ورم کند. زیگل و همکاران نشان داده‌اند که اگر نوکلئون‌ها در داخل هسته بزرگ‌تر باشند تا در فضای آزاد، آن¬وقت اشکالات موجود در تعبیر داده‌های مربوط به پراکندگی الاستیک کانون مثبت (مزون‌های K+) از کربن (آزمایشگاه ملی بروکهیون) را می‌توان رفع کرد. در چند سال قبل، براون، زیگل، و همکاران ساز‌و‌کار جالب توجه و نامتعارفی برای افزایش اندازه‌ای که در بر هم کنش K+ لازم است پیشنهاد کرده‌اند. پراکنش ذرات، که رادرفورد بنیان گذار آن بود، روش معمول برای کشف ساختمان ذرات هسته‌ای است. پراکنش "غیر الاستیک عمقی" الکترون‌های پر انرژی، کوارک‌های سازندة نوکلئون‌ها را آشکار ساختند. گروه EMC از میون‌ها، یا الکترون‌های سنگین، برای نفوذ به داخل هسته استفاده می‌کند. در آزمایشگاه‌های مارلو و همکارانش در بروکهیون، از کانون‌ها استفاده می‌شود که ذراتی مرکبند، شامل یک کوارک و یک پاد کوارک. جزئیات آشکار شده تا اندازه‌ای به بر هم کنش درگیر ـ الکترو ضعیف یا قوی ـ بستگی دارد که نوعاً به صورت مبادلة یک ذرة "مجازی" تصور می‌شود.
در بررسی براون و همکاران، بر هم کنش k+ ـ نوکلئون از طریق مبادلة مزون‌های برداری مجازی p و w، انجام می‌شود. انرژی جرم سکون این ذرات (m2c2) در حدود mcv 800 است که تقریباً برابر انرژی جرم سکون پروتون است؛ بنا‌بر‌این ایجاد این ذرات به صورت ذراتی حقیقی به دلیل اصل بقای انرژی میسر نیست، اما از آن جا که در مکانیک کوانتومی، رعایت بقای انرژی در زمان‌هایی ( t ) از مرتبة him2c2 ضروری نیست، این ذرات می‌توانند به صورت موجوداتی موقتی یا "مجازی" وجود داشته باشند.
برد این بر‌هم¬کنش محدود است به فاصله‌ای از مرتبة بزرگی ct که متناسب با m2/ 1 و در حدود fm 25ر0 است (m 13-10 = fm 1، که طول شاخص در فیزیک هسته‌ای و ذرات است: شعاع هستة اکسیژن کمی بیش از fm 2 و شعاع هستة سرب در حدود fm 6 است). دقیق‌تر بگوییم، شعاع جذر میانگین مربعی نیروی k+ ـ نوکلئون، R2K+N از رابطة مغز r2+ m24/6 = R2k+n به دست می‌آید که در آن مغز r2 اندازة "مغز" نوکلئون است.
این رابطه برد نیروی K+ نوکلئون را در فضای آزاد به دست می‌دهد. براون و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که جرم موزون برداری در داخل هسته و در حضور سایر نوکلئون‌ها کمتر است. پارامتری که این کاهش را کنترل می‌کند با λ نشان داده می‌شود. در مرکز یک هستة سنگین 2ر0 = λ، که به معنی کاهشی برابر با 10 درصد است: 4ر0 = λ به معنی 20 درصد کاهش است و الی آخر. مطابق معادلة بالا اگر اندازة "مغز" نوکلئون تقریباً برابر سهم مزون برداری باشد (وتغییر نکند)، 20 درصد کاهش در M2 به معنی افزایشی معادل 10 درصد در برد بر هم کنش K+ ـ نوکلئون یا افزایشی به همین میزان در اندازة ظاهری نوکلئون است.