雖然大型強子對撞機(LHC)因將質子砸在一起而聞名，但實際上真正發生相互作用的是質子內部的夸克和膠子–統稱為質子。因此，為了預測在LHC中發生的過程的速率–如希格斯玻色子或一種尚不知名的粒子的產生–物理學家必須了解質子內部的粒子行為。

這種行為在粒子分佈函數(PDFs)中得到描述，它描述了質子的動量有多大一部分被其組成的夸克和膠子所佔據。

這些PDFs的知識傳統上來自於輕子-質子對撞機，如DESY的HERA。這些機器使用點狀粒子如電子來直接探測質子內的部分子。這些研究顯示，除了眾所周知的質子內部的上下價夸克之外，質子中還有一個夸克-反夸克對海洋。理論上，這個海洋是由所有類型的夸克組成，被膠子捆綁在一起。現在，對LHC的質子-質子對撞的研究提供了對PDFs的詳細觀察，特別是質子的膠子和夸克類型的組成。

ATLAS合作組織剛剛發布了一篇新的論文，其通過結合LHC和HERA數據來確定PDFs。該結果使用了來自幾個不同的標準模型過程的ATLAS數據–包括W和Z玻色子的產生、成對的頂夸克和強子噴流（粒子的准直噴流）。傳統上認為，由於奇異夸克的質量較大，跟較輕的上夸克和下夸克相比，奇異夸克的PDF將被抑制約2倍的因素。新論文還證實了ATLAS以前的一個結果，該結果發現怪夸克在小的質子動量分數下沒有受到實質性的抑制並擴展了這一結果，其顯示了在更高的動量分數（x>0.05）下抑制是如何啟動的。

來自世界各地的一些實驗和理論小組正在努力理解PDFs。雖然他們的結果總體上是一致的，但在高動量分數（x > 0.1）上存在一些差異，這可能會影響到對標準模型以外的物理的高能搜索。此外，越來越清楚的是，如果物理學家要在W玻色子的質量或弱混角等量跟標準模型的偏差中找到新物理學過程的證據就需要更好地理解中等動量分數（x ~ 0.01-0.1）的PDFs。這就要求對PDFs的了解達到1%的精度。

這是ATLAS分析最有力的地方，因為PDFs的準確性取決於對輸入數據的系統不確定性的詳細了解。ATLAS合作組織能評估其數據集之間這種不確定性的相關性並對其進行說明–這種能力在其新的PDF結果中發揮了巨大作用。這樣的知識以前在ATLAS之外是沒有的，這使得這個結果成為全球PDF小組的一個新的“指南針”。事實證明，這種相關性的影響可以使PDFs的中心值在中程動量區移動>1%，而在高x區則遠遠超過這個數字。

ATLAS對PDFs的新理解將在今年晚些時候LHC重新啟動時用於尋找新的物理學過程。此外，新技術還將幫助未來的分析小組–無論是在ATLAS還是其他地方–確定更準確的粒子分佈函數。