科学家早在1983年就发现了这一难以理解的事实：质子和中子在原子内部的行为与其自由漂浮时的行为不一致。具体地说，构成质子和中子的亚原子粒子夸克，一旦被局限在原子的原子核内后，就会大幅减速。
物理学家实在不喜欢这一现象。因为不管是不是在原子里，中子就是中子，质子就是质子。质子和中子(这两种粒子都属于核子)都是由三个更小的粒子夸克组成的，在强力作用下彼此紧密结合。
麻省理工学院的物理学家Or Hen是2月20日发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇论文的作者之一。这篇论文揭示了这一事实的成因。他说：“当把夸克放进原子核时，它们的移动速度就开始变慢，这一变化非常奇怪。”奇怪之处在于，夸克的速度主要由它们之间强大的相互作用决定，而一般认为束缚原子核的力(也作用于原子核内的夸克)则非常弱, Hen补充说。
目前已知的力中，还没有哪个可以如此强烈地改变夸克在原子核中的行为。粒子物理学家将夸克这种速度变化称为EMC效应，以发现这种效应的欧洲μ子实验合作组(European Muon Collaboration)的名字命名。
原子核中的两个粒子(质子和中子)通常被约800万电子伏特(8MeV)的力拉在一起(电子伏特用来测量粒子的能量)。然而，质子或中子中的夸克在大约1000MeV的力的作用下结合在一起。Hen说道，原子核之间相对轻柔的相互作用显著影响夸克内部强大的相互作用，这根本说不通。
“和1000比起来，8才算多少?”
但EMC效应看起来不像是外力轻轻一推那么简单。
根据实验用到的原子核的研究结果，核子的体积大小(可以反映核子的速度大小)会改变10%到20%。例如，在金元素的原子核中，质子和中子比它们自由漂浮时体积要小20%。
Hen说，理论家提出了许多不同的模型来解释这种现象。
“我的一个朋友开玩笑说，EMC代表‘每个人的模型都很酷’(Everybody's Model is Cool)，因为每个模型似乎都能解释这个问题。”他说。
但随着时间的推移，为了测试这些模型，物理学家做的试验也越来越多，但都徒劳无功。
“没有人能够解释所有的数据，我们面临着一个大难题。虽然我们现在有很多数据，很多夸克在各种不同的原子核中如何运动的测量值，但是我们仍无法解释发生了什么。”他说。
Hen和他的同事们并不打算立刻解释所有的谜团，而是决定只研究中子和质子相互作用的一个特例。
大多数情况下，原子核中的质子和中子不会相互重叠，而是尊重彼此的边界——即使它们实际上只是由受约束的夸克组成的系统。但有时侯，在原子核内部，核子会连在一起，并开始短暂地彼此重叠，形成科学家所说的“关联对”。无论何时，原子核中大约20%的核子会以这种方式重叠。
当这种情况发生时，大量能量在夸克之间流动，从根本上改变了它们的受约束结构和行为方式——这种现象由强力引起。在2月20日发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇论文中，研究人员认为，这种能量流动正是EMC效应产生的原因。
研究小组用电子轰击了许多不同类型的原子核，发现这些核子对与EMC效应之间存在直接关系。
Hen说，他们的数据有力地表明，大多数核子中的夸克在进入原子核时根本不会改变。但那些参与核子对的少数夸克的行为会发生巨大的变化，以致于在任何实验中都改变了平均结果。小小空间里挤了太多夸克，就会产生一些急剧的强力效应。EMC效应只是少数异常现象的结果，而不是说所有质子和中子的行为都发生了改变。
从这些数据中，研究小组得出了一个数学函数，精确地描述了EMC效应是如何从一个原子核传递到下一个原子核的。
乔治华盛顿大学的物理学家杰拉尔德·费尔德曼(Gerald Feldman)没有参与这项研究，但是写了相关的新闻评论。他说：“他们(论文作者)做了预测，预测也或多或少得到了证实。”
这有力地证明了这种核子配对效应是EMC之谜的真正答案。
35年过去了，做了许多无用功之后，粒子物理学家似乎终于解决了这个问题。Hen说，他和他的同事已经计划进一步实验来更深入地探究这个问题，并揭示更多原子中配对核子行为的未知真相。
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