科研進(jìn)展
科研人員在碎裂函數(shù)和強(qiáng)子化實(shí)驗(yàn)研究方面取得重要進(jìn)展
近日，近代物理所夸克物質(zhì)中心核子結(jié)構(gòu)室在碎裂函數(shù)和強(qiáng)子化實(shí)驗(yàn)研究方面取得重要進(jìn)展。該研究利用北京譜儀（BESIII）能量掃描數(shù)據(jù)，精確測量了帶電pion和Kaon介子的單舉產(chǎn)生微分截面，為解決量子色動力學(xué)低能區(qū)非微擾性質(zhì)的研究難題提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。相關(guān)研究成果于10月8日發(fā)表在《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett. 135,151901(2025)）上。此項(xiàng)工作由近代物理所趙宇翔研究員和沈曉民副研究員團(tuán)隊(duì)、上海交通大學(xué)高俊教授團(tuán)隊(duì)、華南師范大學(xué)邢宏喜研究員團(tuán)隊(duì)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)鄢文標(biāo)教授和周小蓉特任教授團(tuán)隊(duì)與鄭州大學(xué)張亞騰研究員團(tuán)隊(duì)合作完成（單位按英文字母排序）。
標(biāo)準(zhǔn)模型的量子色動力學(xué)（QCD）是描述部分子（夸克和膠子）間強(qiáng)相互作用的理論，它的最大挑戰(zhàn)來自于低能區(qū)的非微擾性質(zhì)。由于色禁閉效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)上無法直接觀測到帶色荷的部分子，只能探測色中性的強(qiáng)子。碎裂函數(shù)描述了部分子的強(qiáng)子化過程，對其研究是理解強(qiáng)子產(chǎn)生機(jī)制的重要手段。正負(fù)電子對撞中單舉強(qiáng)子的產(chǎn)生被認(rèn)為是研究碎裂函數(shù)最有效的過程之一（如圖1所示）。目前，在質(zhì)心能量低于10 GeV的區(qū)域，能用于碎裂函數(shù)研究的高精度正負(fù)電子對撞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極為有限。
面對這一挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)利用北京譜儀（BESIII）能量掃描數(shù)據(jù)，精確測量了帶電pion和Kaon介子單舉產(chǎn)生微分截面，最高精度達(dá)1%~2%。結(jié)合NPC合作組（Non-perturbative Physics Collaboration）的全局?jǐn)?shù)據(jù)擬合研究，這一新的測量結(jié)果與基于次次領(lǐng)頭階（NNLO）精度的量子色動力學(xué)（QCD）理論分析相符合，尤其是大動量強(qiáng)子區(qū)域（如圖2所示）。該研究成果為檢驗(yàn)低能區(qū)QCD因子化定理及部分子碎裂過程中同位旋對稱性的有效性提供了有力的實(shí)驗(yàn)支持，對深入理解強(qiáng)相互作用動力學(xué)具有重要意義。
該成果是BESIII實(shí)驗(yàn)合作組與NPC理論團(tuán)隊(duì)深度合作完成的研究論文。實(shí)驗(yàn)部分由近代物理所黃麟欽博士、趙宇翔研究員，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉衛(wèi)民博士，德國Mainz大學(xué)王維平博士后（原中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士后），鄭州大學(xué)葛玲碩士（現(xiàn)為東南大學(xué)博士研究生）及張亞騰研究員基于BESIII實(shí)驗(yàn)合作完成。理論計算由近代物理所沈曉民副研究員（原上海交通大學(xué)博士后）,上海交通大學(xué)高俊教授及華南師范大學(xué)邢宏喜研究員合作完成。
該研究工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院和中國博士后科學(xué)基金會等部門的支持。
文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/5kxw-3mbw
圖1：正負(fù)電子對撞過程研究強(qiáng)子碎裂函數(shù)示意圖
圖2：帶電pion和Kaon介子單舉產(chǎn)生微分截面結(jié)果
（夸克物質(zhì)中心核子結(jié)構(gòu)室??? 供稿）
