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的【南高师·格物讲堂】系列讲座于2025年10月22日在行健楼436会议室如期召开,我们很荣幸地邀请到了中国科学院高能物理研究所岩斌副研究员,为我们展开主题为“通过对撞机中的QCD自旋效应探索新物理与量子纠缠”的学术报告。讲座由网赌
卢致廷副教授主持,网赌
粒子物理相关领域的教师和研究生参加了本次报告会。
本次报告聚焦于强相互作用中自旋效应(QCD spin effects)在探测新物理与量子纠缠方面的潜力。报告指出,虽然QCD自旋效应在研究核结构和强子动力学中早已被广泛探讨,但其在探索标准模型之外(BSM)的新物理机制以及量子信息现象方面,仍然存在巨大未被挖掘的空间。

图1: QCD自旋效应和新物理
报告分为两个部分展开。
第一部分首先回顾了自旋效应在强相互作用研究中的重要地位,并引出了自旋与偶极矩之间的联系。岩斌副研究员指出,夸克偶极矩(尤其是弱电偶极矩)在揭示粒子内部结构和探测新物理相互作用中起着关键作用。这些效应可用于间接探测轻夸克的电弱偶极相互作用(EDM),而这类相互作用由于涉及手征翻转特性,在传统的LHC搜索中十分困难。为此,报告人提出可通过非微扰横向自旋效应间接探测夸克的偶极相互作用,从而在QCD框架下寻找新物理信号。

图2.轻子的弱电偶极矩
第二部分讨论了在QCD框架下如何研究量子纠缠现象。报告介绍了如何在对撞机环境下研究量子纠缠(quantum entanglement)与Bell不等式(Bell inequality)的破缺。传统上,量子纠缠已在顶夸克对系统中被观察到,但将此类研究扩展到轻夸克体系仍具挑战性,尝试利用强子末态的自旋关联来探测轻夸克间的纠缠,并在实验上探测轻夸克Bell不等式破缺信号,其统计显著性很可观。

图3.轻夸克量子纠缠
此外,报告人还指出手征对称性破缺(chiral symmetry breaking)在偶极相互作用中起着重要作用,它不仅能诱导新的自旋结构,还可通过强子碎裂观测到,从而为非微扰QCD与新物理之间建立新的联系。
报告结束后,现场师生围绕QCD自旋效应在实验中的可观测性展开了深入交流。有老师提出,报告中讨论的 ttbar纠缠分析是否可以扩展到 bbbar体系,报告人指出这种推广在理论上是可行的,并可进一步探究 b 夸克末态的自旋关联结构。同时,讨论还涉及如何通过末态强子的极化测量,间接获得夸克自旋取向信息,这一思路为未来在EIC和CEPC等实验上开展QCD自旋研究提供了新的实验切入点。
本次报告不仅展示了QCD自旋效应与量子信息理论的深度融合,也为未来在高能对撞机上探测新物理、研究量子纠缠开辟了新的路径。报告体现了强相互作用研究从传统的动力学框架向量子信息视角的拓展,展现了高能物理与量子科学交叉领域的崭新方向。
报告人简介:
岩斌,中国科学院高能物理研究所,副研究员。2012年本科毕业于重庆大学物理学院,2017年获得北京大学物理学院博士学位。2017年至2019年在美国密歇根州立大学做博士后研究员,2019年至2022年在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室担任博士后研究员,并获得Director's Postdoctoral Fellow。2022年6月进入中国科学院高能物理研究所任副研究员。曾获中国科学院百人计划、国家自然科学基金委优秀青年科学基金支持。研究方向为TeV物理唯象学,具体包括希格斯和顶夸克物理,标准模型有效场论,对撞机物理以及自旋物理等。迄今共发表学术论文50余篇,其中Physical Review Letters 4篇。