近日，我校核物理与核技术全国重点实验室、量子物质研究院邢宏喜研究员、杨通智研究员、何传奇副研究员与北京大学朱华星教授合作，在正负电子湮灭单举强子产生（SIA）过程的微扰量子色动力学（QCD）计算中取得重要进展，首次实现了强子产生过程的次次次领头阶（N³LO）精度的理论计算，开启了高能物理强子产生研究的精度新纪元。该研究成果于近期发表在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 135, 101901）上。
正负电子湮灭中的单举强子产生是研究部分子碎裂函数最干净和最直接的过程，被广泛用于精确研究夸克和胶子如何演化为实验可观测的强子。该过程已被LEP、BaBar、Belle和BESIII等大科学装置上的国际实验合作组广泛测量，而QCD的微扰计算在诠释这些实验数据方面发挥着至关重要的作用。尽管该过程的次次领头阶（NNLO）精度计算已于三十年前完成，但由于计算复杂性，进一步提升精度一直面临着巨大挑战，从而导致部分子碎裂函数的提取长期被局限在NNLO精度水平。
研究团队通过发展从深度非弹性散射到SIA过程的新型解析延拓数学方法，成功突破技术瓶颈，首次实现了N³LO精度的完整计算（如图1所示）。通过与BaBar实验测量结果的基准测试对比表明，N³LO计算结果显著降低了理论不确定性，相比低阶结果能够更精确地描述实验数据（见图2）。这一重要进展不仅为碎裂函数的N³LO精确提取提供重要输入，从而深化人们对强子化机制的理解，还为未来环形正负电子对撞机（FCC-ee）等项目的强子产生精确研究确立了新标准。
该工作得到国家自然科学基金、瑞士国家科学基金（SNF）和欧洲研究委员会（ERC）等多个项目支持。相关数据和解析表达式已通过附件形式公开，可供同行进一步验证和使用。
作者：杨通智 | 通讯员：史瑞佳
论文链接：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=464e9f77eb6a76a2a89c93f7503b233f
原文链接：核物理与核技术全国重点实验室在微扰QCD领域取得重要进展|华南师大新闻网