量子物质研究院在微扰量子场论研究中取得重要进展

近日，我校量子物质研究院与北京大学合作在粒子物理领域取得重要成果：合作者们完成了正负电子对撞机上重夸克对产生的QCD三阶修正，大大降低了理论的不确定度，从而使理论预言达到未来高能轻子对撞机的要求。研究成果于3月7日以“Heavy-quark pair production at lepton colliders at NNNLO in QCD”为题发表于《物理评论快报》【Phys. Rev. Lett. 132 (2024) 101901】。文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.101901

正反电子湮灭的总截面与正反电子湮灭产生正反缪子截面之间的比值，即著名的R值，具有重要物理意义。历史上，通过实验测量R值随质心能量变化的关系，确定了量子色动力学（QCD）中存在3种自由度即颜色，并发现了大量新粒子（如著名的J粒子）。未来，国际上预期设计建造多个高能轻子对撞机，其中，R值测量和将对于精确测定标准模型物理参数起到重要作用，如耦合常数、顶夸克的质量等。

R值的计算中重要的一项即为正反电子湮灭并产生正反重夸克的截面。过去三十年中，研究者们致力于求解正反电子湮灭并产生正反重夸克的截面的三阶微扰论贡献，但理论误差始终保持在微扰论三阶贡献的量级。本论文成果最终彻底完成了正反电子湮灭并产生正反重夸克截面的三阶微扰论贡献。结果把该问题的理论精度推向全新高度，为相关物理问题提供了重要的理论支撑。近年来，我校量子物质研究院与北京大学开展系列合作，建立了良好的合作关系，本论文即为系列优秀成果之一，由北京大学马滟青教授课题组与我校量子物质研究院何传奇博士合作完成，作者根据粒子物理惯例按姓氏排序。