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近日，中國科學(xué)院近代物理研究所研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)、華南師范大學(xué)量子物質(zhì)研究院研究團(tuán)隊(duì)等，在部分子碎裂函數(shù)研究方面取得進(jìn)展。該研究首次以當(dāng)前最高理論精度破解了夸克碎裂為強(qiáng)子的關(guān)鍵規(guī)律，為探討物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)提供了新視角。

半個多世紀(jì)前，物理學(xué)家比約肯、費(fèi)曼等提出“部分子碎裂函數(shù)”概念，用以描述帶色夸克和膠子碎裂為色中性強(qiáng)子的躍遷幾率密度，對于預(yù)言高能強(qiáng)子的產(chǎn)生以及理解量子色動力學(xué)的色禁閉、強(qiáng)子化機(jī)制至關(guān)重要。目前，由于部分子碎裂函數(shù)的非微擾和含時演化特性，研究人員無法通過微擾計(jì)算或格點(diǎn)模擬來直接確定，而基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的全局分析是精確確定部分子碎裂函數(shù)的唯一有效手段。

該研究基于正負(fù)電子湮滅和半單舉深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)特別是北京譜儀的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對π±、K±等帶電輕強(qiáng)子碎裂函數(shù)的完整次次領(lǐng)頭階全局分析的突破，將理論計(jì)算精度提升到當(dāng)前最新高度。研究通過檢驗(yàn)低能區(qū)正負(fù)電子湮滅和半單舉非彈性散射數(shù)據(jù)一致性，證實(shí)強(qiáng)子產(chǎn)生過程的共線因子化方案具有高度可靠性。同時，研究分析了最新的強(qiáng)子產(chǎn)生數(shù)據(jù)對部分子分布函數(shù)（PDFs）的影響，發(fā)現(xiàn)其傾向于支持質(zhì)子中奇異夸克與反夸克之間的不對稱性低于當(dāng)前PDF的預(yù)測值，為理解核子結(jié)構(gòu)提供了新信息。

上述研究是關(guān)于微擾QCD高精度計(jì)算在全局?jǐn)?shù)據(jù)分析方面的進(jìn)展。同時，該工作發(fā)展的分析方法和獲得的高精度碎裂函數(shù)有望為未來電子-離子對撞機(jī)上的核子結(jié)構(gòu)高精度研究提供支撐。

7月24日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)相關(guān)項(xiàng)目等的支持。

論文鏈接

（a）部分子碎裂至強(qiáng)子過程示意圖，（b）電子-質(zhì)子半單舉深度非彈性散射過程示意圖，（c）正負(fù)電子湮滅過程示意圖。