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王烨凡副研究员与合作者在微扰场论与强子结构领域取得突破性进展。相关成果以“Next-to-Next-to-Leading-Order QCD Prediction for the Pion Form Factor”(π介子形状因子的次次领头阶QCD预言)为题,于6月5日在线发表于在国际物理学顶级期刊《Physical Review Letters》(《物理评论快报》)。论文合作者包括南开大学王玉明教授、南开大学博士生施博轩和于汇鑫,香港中文大学(深圳)姬尧教授、山东大学王健教授。论文按照高能物理传统采用姓氏首字母排序,王烨凡副研究员为共同通讯作者。
硬遍举强子跃迁过程对于理解量子色动力学精彩纷呈的结构以及确立其作为强相互作用的基本理论均发挥了重要的历史作用并体现了独特的科学价值。 Gerard Peter Lepage (2016年Sakurai奖得主) 与 Stanley Jerome Brodsky (2007年Sakurai奖得主)合著的关于硬遍举跃迁过程的奠基性论文[Phys. Rev. D 22 (1980) 2157]迄今已被引用四千余次,并且在2020年被高能物理领域的权威学术期刊Physical Review D遴选为创刊50年来具有里程碑意义的科学论文之一。
作为强子世界中最轻的粒子以及手征对称性破缺的“南部-戈德斯通”玻色子,π介子无疑在揭示强相互作用终极奥秘的漫漫征途上扮演了极为特殊的角色。特别地,远在量子色动力学理论诞生的38年之前,日本著名科学家汤川秀树就于1935年预言了存在传递强核力的π介子,并在1949年获得诺贝尔物理学奖。因此,π介子电磁形状因子长期以来被公认为是发展硬遍举散射理论与探索量子色动力学红外结构的最佳平台之一。
王烨凡副研究员同合作者展开密切合作,创新性地将有效量子场论与现代多圈图计算技术结合起来,首次在国际上实现了π介子电磁形状因子在两圈图层次上(左图所示)的严格计算,一举突破了自1981年取得单圈图结果[Richard Field,Rajan Gupta, Steve Otto, Lee Chang (清华大学张礼教授), Nucl. Phys. B 186 (1981) 429]以来相关理论研究进展缓慢的长期困境。

典型双圈费曼图 π介子分布振幅的形状参数a4
该项研究表明,最新取得的双圈图计算结果与未来的EIC实验数据对比将有助于显著提升π介子光锥分布振幅形状参数的抽取精度(右图所示),从而对于深层次探索强子束缚态体系的内禀结构以及强相互作用动力学具有突出的科学意义。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、中德合作研究基金、山东省人才计划等项目的支持。
文章链接://link.aps.org/doi/10.1103/yx51-lc3q