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近日，我院副教授陈龙斌和合作者在《物理评论D》期刊上以Letter形式发表了关于顶夸克衰变与半轻子b→u跃迁过程中第三阶量子色动力学（QCD）修正的首个完全解析结果，这是目前世界上最精确的理论结果，该工作入选编辑推荐（Editors’ Suggestion）系列，在期刊网站 https://journals.aps.org/prd/highlights 上作为亮点介绍。

顶夸克，作为已知最重的基本粒子，其精确性质的研究对于检验标准模型及探索新物理具有重要意义。合作组通过应用光学定理，将第三阶修正与四圈自能费曼图的虚部关联起来，计算过程中约化所得到的复杂的费曼积分计算通过微分方程方法得以实现，并以调和多对数函数的形式来简洁地表示解析结果，理论预言结果如下图所示：

研究揭示，第三阶QCD修正使顶夸克衰变宽度相比最低阶理论减少了0.667%，显著降低了理论预言的不确定性，相较于次次领头修正结果，不确定性几乎减半，是世界上最为精确的理论计算结果。对于顶夸克质量为172.69 GeV的情况，目前最精确的顶夸克宽度预测值为1.321 GeV。此外，研究团队还获得了半轻子b→u跃迁过程中双轻子不变质量谱和衰变宽度的第三阶QCD修正。在常用的“在壳”质量方案中，该过程的微扰级数收敛性较差；而采用MS质量方案时，能标依赖性得到显著改善。这意味着，利用这些高阶修正可以更精确地确定CKM矩阵元素Vub，对理解弱相互作用中的CP破坏现象至关重要。

这项工作的合作者包括山东大学王健教授和李海涛教授以及王烨凡博士、中国科学院高能物理研究所李钊研究员和吴泉锋博士。研究得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者项目和广东省自然科学基金等支持。

原文链接：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.109.L071503