科研進(jìn)展
科研人員在碎裂函數和強子化實(shí)驗研究方面取得重要進(jìn)展
近日，近代物理所夸克物質(zhì)中心核子結構室在碎裂函數和強子化實(shí)驗研究方面取得重要進(jìn)展。該研究利用北京譜儀（BESIII）能量掃描數據，精確測量了帶電pion和Kaon介子的單舉產(chǎn)生微分截面，為解決量子色動(dòng)力學(xué)低能區非微擾性質(zhì)的研究難題提供了關(guān)鍵實(shí)驗數據。相關(guān)研究成果于10月8日發(fā)表在《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett. 135,151901(2025)）上。此項工作由近代物理所趙宇翔研究員和沈曉民副研究員團隊、上海交通大學(xué)高俊教授團隊、華南師范大學(xué)邢宏喜研究員團隊、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)鄢文標教授和周小蓉特任教授團隊與鄭州大學(xué)張亞騰研究員團隊合作完成（單位按英文字母排序）。
標準模型的量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）是描述部分子（夸克和膠子）間強相互作用的理論，它的最大挑戰來(lái)自于低能區的非微擾性質(zhì)。由于色禁閉效應，實(shí)驗上無(wú)法直接觀(guān)測到帶色荷的部分子，只能探測色中性的強子。碎裂函數描述了部分子的強子化過(guò)程，對其研究是理解強子產(chǎn)生機制的重要手段。正負電子對撞中單舉強子的產(chǎn)生被認為是研究碎裂函數最有效的過(guò)程之一（如圖1所示）。目前，在質(zhì)心能量低于10 GeV的區域，能用于碎裂函數研究的高精度正負電子對撞實(shí)驗數據極為有限。
面對這一挑戰，團隊利用北京譜儀（BESIII）能量掃描數據，精確測量了帶電pion和Kaon介子單舉產(chǎn)生微分截面，最高精度達1%~2%。結合NPC合作組（Non-perturbative Physics Collaboration）的全局數據擬合研究，這一新的測量結果與基于次次領(lǐng)頭階（NNLO）精度的量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）理論分析相符合，尤其是大動(dòng)量強子區域（如圖2所示）。該研究成果為檢驗低能區QCD因子化定理及部分子碎裂過(guò)程中同位旋對稱(chēng)性的有效性提供了有力的實(shí)驗支持，對深入理解強相互作用動(dòng)力學(xué)具有重要意義。
該成果是BESIII實(shí)驗合作組與NPC理論團隊深度合作完成的研究論文。實(shí)驗部分由近代物理所黃麟欽博士、趙宇翔研究員，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉衛民博士，德國Mainz大學(xué)王維平博士后（原中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士后），鄭州大學(xué)葛玲碩士（現為東南大學(xué)博士研究生）及張亞騰研究員基于BESIII實(shí)驗合作完成。理論計算由近代物理所沈曉民副研究員（原上海交通大學(xué)博士后）,上海交通大學(xué)高俊教授及華南師范大學(xué)邢宏喜研究員合作完成。
該研究工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院和中國博士后科學(xué)基金會(huì )等部門(mén)的支持。
文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/5kxw-3mbw
圖1：正負電子對撞過(guò)程研究強子碎裂函數示意圖
圖2：帶電pion和Kaon介子單舉產(chǎn)生微分截面結果
（夸克物質(zhì)中心核子結構室??? 供稿）
