南开团队在核子结构与强相互作用物理领域取得突破性进展

文章导读

你是否想过，构成物质世界最基础的核子内部，究竟藏着怎样的结构秘密？南开大学王玉明教授团队近日在《物理评论快报》发表突破性成果，首次实现核子形状因子的次领头阶QCD理论预言，刷新尘封近半个世纪的国际研究纪录。他们巧妙结合现代圈图技术与量子色动力学，破解了重子硬散射中的高阶修正难题，显著提升实验能区的理论精度。这项工作不仅推动强相互作用研究迈向新高度，更向解开千禧年大奖难题之一迈出关键一步。

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　　（通讯员程丹）8月4日，南开大学物理科学学院王玉明教授团队在核子结构与强相互作用物理领域取得突破性进展。该项成果以“核子形状因子的次领头阶QCD预言”(Next-to-Leading-Order QCD Predictions for the Nucleon Form Factors)为题发表于物理学领域顶级学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

南开团队在核子结构与强相互作用物理领域取得突破性进展

核子形状因子的次领头阶预言

　　王玉明教授带领研究团队的三名博士研究生黄勇康、施博轩、赵雪辰(现为南开大学博士后)，创新性地将现代圈图技术与量子色动力学因子化方案结合起来，成功解决了重子硬遍举散射过程中的高阶修正与红外减除难题。研究团队还进一步发现，计及次领头阶微扰修正将会显著增强核子形状因子在当前大科学装置实验能区的理论预言结果(如上图所示)，从而具有极为重要的唯象学价值。

　　该项成果一举刷新了自1980年两位美国高能物理学家Gerard Lepage与 Stanley Brodsky取得核子形状因子的领头阶预言近半个世纪以来关于重子硬遍举散射理论研究的世界水平。此外，该项成果是王玉明教授团队近五个月来第3次发表于《物理评论快报》，也是自从2022年起三年多来第6次发表于《物理评论快报》。

　　自从1919年Ernest Rutherford通过α粒子撞击氮原子发现质子以及1932年James Chadwick通过α粒子轰击硼-10原子核发现中子以来，人类在深度解析核子(包括质子与中子)内部结构以及动力学机制的历程中已走过了一个多世纪的漫漫岁月，取得了一系列令人瞩目的里程碑式进展，并多次获得诺贝尔物理学奖。因此，关于核子形状因子的第一性原理研究将有助于我们掀开物质最深处的神秘面纱和揭示强相互作用理论的基本结构(千禧年大奖难题之一)。

　　上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家级人才计划等项目的支持。

　　成果链接：

　　Physical Review Letters论文： https://link.aps.org/doi/10.1103/xz46-8ptk