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朱华星研究员在量子色动力学能量关联函数研究中获得重要进展

编辑:phyzhch 时间:2018年03月11日 访问次数:642

      浙江大学物理学系浙江近代物理中心朱华星研究员作为通讯作者,在《Physical Review Letters》发表了题为“量子色动力学能量关联函数的次领头阶解析解”的研究论文,并获评为当期杂志的编辑推荐文章(“Editors’ Suggestion”)。文章合作者包括美国斯坦福直线加速器中心和斯坦福大学Lance Dixon教授,浙江大学物理系浙江近代物理中心罗民兴教授、博士研究生杨通智和博士后Vladyslav Shtabovenko。

     关联函数是量子场论中最基本的观测量。在涉及量子色动力学(QCD)的高能散射过程,如正负电子对撞机(SLC,LEP)和强子对撞机(LHC,Tevatron)上喷注的产生,色禁闭性质对可微扰计算的关联函数种类提出了很强的限制:仅有能量或电荷的线性关联是可微扰计算的。一个具有重要理论意义的例子是能量能量关联(EEC),对它的理论计算和实验测量有助于理解QCD的渐近自由性质,以及实现对强耦合常数的精确测量。此外,EEC是约束共形场论的有用观测量。在具有引力对偶的共形场论中,测量EEC等价于用引力激波探测穿越AdS视界的自由降落弦。

能量能量关联示意图

      尽管距EEC的提出已过去40年,对其基于QCD的第一性原理计算进展甚微,特别是解析微扰论计算仅有领头阶的结果,制约了对EEC的理解。该工作首次得到了EEC次领头阶的解析结果,极大增进了对它的理解。该计算的主要难点在于须要处理上万个费曼图相空间积分。特别的,由于软/共线奇点的存在,须要将相空间解析延拓到非整数维。为了解析处理这些积分,朱华星等人首次提出它们应满足广义的(非线性)分部积分恒等式,并利用这些恒等式得到相空间积分满足的微分方程,从而将分析问题转化为代数问题得以求解。尽管该计算的中间过程极为复杂,但在适当化简后的最终结果却极为简单。特别的,结果中所出现的特殊函数仅有双对数函数Li2(一类描述双曲空间中理想单形体积的函数),及其更高权推广。这一工作有助于加深人们对EEC在近共线极限和背靠背极限下的理解。此外,该工作还揭示EEC存在一个此前未注意到的有趣极限,即两个探测器夹角解析延拓到复无穷的极限。EEC在该极限下的行为极大约束了其可能具有的函数形式,但目前尚未对该极限行为的起源有很好理解。在该工作基础上,未来关于EEC更进一步的研究包括QCD微扰论下一阶的计算,无穷色极大超对称理论中EEC与可积性的关系,以及强耦合极限下EEC的计算。
 
      该工作得到了国家青年千人计划,浙江大学百人计划,浙江大学基础研究基金,国家自然科学基金委和美国能源部的支持。
 
     文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.102001