碎裂函數(shù)和強(qiáng)子化實(shí)驗(yàn)研究取得進(jìn)展
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近日,中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所在碎裂函數(shù)和強(qiáng)子化實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù),精確測(cè)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(qū)非微擾性質(zhì)的研究難題提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)相互作用的理論,它的最大挑戰(zhàn)來(lái)自低能區(qū)的非微擾性質(zhì)。由于色禁閉效應(yīng),實(shí)驗(yàn)上無(wú)法直接觀測(cè)到帶色荷的部分子,只能探測(cè)色中性的強(qiáng)子。碎裂函數(shù)描述了部分子的強(qiáng)子化過(guò)程,對(duì)其開展研究是理解強(qiáng)子產(chǎn)生機(jī)制的重要手段。正負(fù)電子對(duì)撞中單舉強(qiáng)子的產(chǎn)生被認(rèn)為是研究碎裂函數(shù)最有效的過(guò)程之一。目前,在質(zhì)心能量低于10GeV的區(qū)域,能用于碎裂函數(shù)研究的高精度正負(fù)電子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極為有限。
面對(duì)這一挑戰(zhàn),團(tuán)隊(duì)利用BESIII能量掃描數(shù)據(jù),精確測(cè)量了帶電pion和Kaon介子的單舉產(chǎn)生微分截面,最高精度達(dá)1%~2%。結(jié)合NPC合作組(Non-perturbative Physics Collaboration)的全局?jǐn)?shù)據(jù)擬合研究,這一新的測(cè)量結(jié)果與基于次次領(lǐng)頭階精度的QCD理論分析相符合,尤其是大動(dòng)量強(qiáng)子區(qū)域。該研究成果為檢驗(yàn)低能區(qū)QCD因子化定理及部分子碎裂過(guò)程中同位旋對(duì)稱性的有效性提供了有力的實(shí)驗(yàn)支持,對(duì)深入理解強(qiáng)相互作用動(dòng)力學(xué)具有重要意義。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)等的支持。

正負(fù)電子對(duì)撞過(guò)程研究強(qiáng)子碎裂函數(shù)示意圖

帶電pion和Kaon介子單舉產(chǎn)生微分截面結(jié)果
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