邵鼎煜青年研究员与其合作者在量子色动力学喷注理论研究中取得重要进展
发布时间: 2021-11-22     文章作者:     访问次数: 10

理解基本相互作用的本质是自然科学最前沿的研究领域,其中描述强相互作用的量子色动力学(QCD),是粒子物理标准模型的重要组成部分。由于渐进自由和色禁闭等特性,QCD 涉及的物理现象非常丰富,其中一个重要的预言就是喷注的产生。喷注描述了高能散射中夸克、胶子通过碎裂产生高能量强子束流的物理过程。2006年,英国曼彻斯特大学的理论物理学家发现,喷注产生的理论计算在微扰论四圈的水平上会出现“超级领头对数”效应。然而十几年间,人们对这种效应的物理性质并没有进一步的理解,其主要困难是相关理论框架不完善,其中不仅涉及到高圈多腿的费曼积分,而且还包含了高维度颜色矩阵的计算等难点。

图一  振幅水平所有阶超级领头对数的产生示意图

邵鼎煜青年研究员与其合作者基于重整化群理论,发展了新方法,研究了喷注产生过程中“超级领头对数”效应,首次得到了所有阶重求和的解析结果,并且发现了适用于任意反应过程的普适公式。该研究表明,超级领头对数的渐进行为与通常人们所熟知的Sudakov对数非常不同,从而揭示了Yang-Mill理论中散射过程红外结构的非平庸性。同时发现,在考虑五圈量子修正后,即使对Drell-Yan、或胶子融合Higgs产生等颜色结构较简单的反应过程,超级领头对数也会产生贡献,数值计算表明该效应对目前理论结果的修正可以达到5%以上。

图二  超级领头对数的数值结果

该工作于20211119日在线发表于《物理评论快报》【Physical Review Letters127, 212002 2021)】。按照高能物理学界的惯例,文章依姓氏英文字母顺序署名,邵鼎煜青年研究员是文章的共同通讯作者,该工作得到了上海市自然科学基金、复旦大学引进人才启动经费的支持。



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