我校副教授陈龙斌在π介子电磁形状因子的理论研究取得新进展
2024-05-20 11:01 陈龙斌  审核人:潘书生


物理与材料科学学院副教授陈龙斌与合作者在π介子电磁形状因子的精确预言方面取得重要进展,首次在共线因子化框架计算大动量转移时π介子电磁形状因子的次次领头阶(NNLO)量子色动力学修正,并与已有实验测量进行了细致的对比成果513日发表物理学顶级期刊《物理评论快报》Phys. Rev. Lett. 132.201901(2024).

强相互作用的发展进程中π介子始终占据着中心位置。1935提出π介子作为传递强核力的媒介粒子,随后于1947宇宙射线中被发现作为强子世界中最轻的粒子,π介子包含着极其丰富的QCD动力学,例如色禁闭及手征对称性自发破缺。

通过70余年不断探索,人们对于π介子的内部结构理解依然谈不上完美。π介子的电磁形状因子一个重要的物理可观测量,刻画了π介子内部电荷分布。在过去的半个世纪中,实验方面对于π介子的电磁形状因子已经进行了广泛研究。理论方面,人们期待在大动量转移情况下,π介子电磁形状因子可以通过基于微扰QCD共线因子化框架来描述。

过程的领头阶(LO)预言早上世纪70年代已被做出次领头阶(NLOQCD修正在80年代初期由三个研究小组独立计算,但彼此之间存在差异1987年,BraatenTse给出NLO硬散射核的正确表达式。时隔近40年后,陈龙斌与合作者首次将该过程的理论预言提升至NNLO水平,得到NNLO硬散射核的解析表达式。作者明确验证了共线因子化可观测量两圈水平的正确性

陈龙斌与合作者发现NNLO修正贡献为正效应显著。工作采用近期格点QCD预言π介子光锥分布振幅(LCDA作为非微扰输入参数,作者了目前世界上最精确的微扰QCD预言,与大量π介子电磁形状因子在类空区域类时区域的实验数据进行了全面比较(1) 研究发现该工作对于π介子LCDA的第二个Gegenbauer提供了约束。

该论文作者是陈龙斌副教授、华南师范大学陈文特聘研究员,中国矿业大学(北京)冯锋副教授及中国科学院高能物理研究所贾宇研究员该工作受到国家自然科学基金委的面上项目和杰出基金中德合作基金资助。

成果链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.201901


图1.关于π介子电磁形状因子的微扰QCD预言实验测量的对比。(左)类空区域;()时区域。在共线因子化给出理论预言,采了格点QCD RQCD合作提供关于π介子LCDA二阶数值结果



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