近日,我校物理与通信电子学院在国际顶级物理学期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表了题为“Shedding light on hadronization by quarkonium energy correlator”的学术论文。该成果由我院青年教师陈安平与北京大学马滟青教授、北京师范大学刘晓辉教授合作完成;陈安平老师为第一作者,江西师范大学为第一完成单位。这标志着我校在粒子物理研究领域取得了重要突破,实现了在该级别期刊上发表论文的历史性跨越。《物理评论快报》是物理学界最具影响力的学术期刊之一,能在该刊发表论文是对科研成果质量的高度认可。此次成果不仅彰显了我校在粒子物理研究领域的实力,也为进一步推动相关领域的深入研究奠定了坚实的基础。该论文已于11月4日正式在线发表。
论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.191901
论文介绍:
量子色动力学(QCD)中一个基本但尚未完全理解的现象是色禁闭。色禁闭断言,在早期宇宙或粒子对撞机碰撞点产生的夸克和胶子在实验中无法直接观测到。相反,它们经历了一个称为强子化的过程,转化为可以观测到的色中性的强子。由此引出的问题是:强子化过程是如何发生的,或者强子化背后的确切机制是什么?不幸的是,人们还没有答案,即使是最简单的问题:强子化过程中辐射了多少能量,人们也不清楚。
本论文提出了一种利用重夸克偶素能量关联因子研究强子化机制的新方法。重夸克偶素由一对正反重夸克组成,它为研究强子化机制提供了一个理想的系统。由于其质量较大,在强子化过程中无法产生或湮灭重夸克对。因此,重夸克偶素产生的图像很清晰:一对正反重夸克对在硬碰撞过程中产生,然后经历强子化形成重夸克偶素。为了深入了解强子化的具体情况,确定在此过程中的能量辐射至关重要。
图1:J/psi静止系中测量极化角χ处的能量关联因子
重夸克偶素能量关联因子是指在重夸克偶素静止系中测量极角为χ处的能流值(如图1所示)。对于一般的J/psi生产过程,如B工厂或大型强子对撞机中的产生,陈安平和合作者证明了,由于dead-cone效应,在χ为小角度的区域,强子化过程导致的能量关联因子和微扰硬辐射导致的能量关联因子是可比拟的(如图2、3所示),因而可进行实验探测。基于此,探测重夸克偶素能量关联因子可以了解强子化过程中辐射的平均能量,并区分重夸克偶素不同的产生机制,如非相对论QCD中的色单态或色八重态机制。因此,重夸克偶素能量关联因子有望为探索重夸克偶素产生过程中复杂的非微扰现象提供前所未有的视角。
图2:B工厂中J/psi能量关联因子的理论预言
图3:LHC中J/psi能量关联因子的理论预言