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朱華星研究員在量子色動力學能量關聯函數研究中獲得重要進展

編輯:phyzhch 時間:2018年03月11日 訪問次數:1645

      浙江大學物理學系浙江近代物理中心朱華星研究員作為通訊作者,在《Physical Review Letters》發表了題為“量子色動力學能量關聯函數的次領頭階解析解”的研究論文,并獲評為當期雜志的編輯推薦文章(“Editors’ Suggestion”)。文章合作者包括美國斯坦福直線加速器中心和斯坦福大學Lance Dixon教授,浙江大學物理系浙江近代物理中心羅民興教授、博士研究生楊通智和博士后Vladyslav Shtabovenko。

     關聯函數是量子場論中最基本的觀測量。在涉及量子色動力學(QCD)的高能散射過程,如正負電子對撞機(SLC,LEP)和強子對撞機(LHC,Tevatron)上噴注的產生,色禁閉性質對可微擾計算的關聯函數種類提出了很強的限制:僅有能量或電荷的線性關聯是可微擾計算的。一個具有重要理論意義的例子是能量能量關聯(EEC),對它的理論計算和實驗測量有助于理解QCD的漸近自由性質,以及實現對強耦合常數的精確測量。此外,EEC是約束共形場論的有用觀測量。在具有引力對偶的共形場論中,測量EEC等價于用引力激波探測穿越AdS視界的自由降落弦。

能量能量關聯示意圖

      盡管距EEC的提出已過去40年,對其基于QCD的第一性原理計算進展甚微,特別是解析微擾論計算僅有領頭階的結果,制約了對EEC的理解。該工作首次得到了EEC次領頭階的解析結果,極大增進了對它的理解。該計算的主要難點在于須要處理上萬個費曼圖相空間積分。特別的,由于軟/共線奇點的存在,須要將相空間解析延拓到非整數維。為了解析處理這些積分,朱華星等人首次提出它們應滿足廣義的(非線性)分部積分恒等式,并利用這些恒等式得到相空間積分滿足的微分方程,從而將分析問題轉化為代數問題得以求解。盡管該計算的中間過程極為復雜,但在適當化簡后的最終結果卻極為簡單。特別的,結果中所出現的特殊函數僅有雙對數函數Li2(一類描述雙曲空間中理想單形體積的函數),及其更高權推廣。這一工作有助于加深人們對EEC在近共線極限和背靠背極限下的理解。此外,該工作還揭示EEC存在一個此前未注意到的有趣極限,即兩個探測器夾角解析延拓到復無窮的極限。EEC在該極限下的行為極大約束了其可能具有的函數形式,但目前尚未對該極限行為的起源有很好理解。在該工作基礎上,未來關于EEC更進一步的研究包括QCD微擾論下一階的計算,無窮色極大超對稱理論中EEC與可積性的關系,以及強耦合極限下EEC的計算。
 
      該工作得到了國家青年千人計劃,浙江大學百人計劃,浙江大學基礎研究基金,國家自然科學基金委和美國能源部的支持。
 
     文章鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.102001