近代物理所科研人員用一種新的理論方法描述了高度相對論性束縛態系統

  

  π介子和K介子作為兩個最輕最常見的介子,長期以來被認為是由一個夸克和一個反夸克,通過膠子(強相互作用的媒介)將它們束縛在一起而成的。該系統體積小,束縛緊密,使得其組分的運動速度接近光速。目前,研究人員利用基矢光前量子化(BLFQ)方法,獲得其中價夸克的波函數,用以理解π介子和K介子的結構。基矢光前量子化是一種將哈密頓動力學應用于相對論性多體束縛態的理論框架。根據描述強相互作用的基礎理論-量子色動力學(QCD),(價)夸克可以輻射出膠子,而膠子既可以輻射出膠子,又可以湮滅產生夸克-反夸克對。因此,研究人員在獲得π介子和K介子的價夸克波函數后,通過考慮夸克與膠子的輻射與湮滅,就可以理解與描述實驗上通過高分辨率探針所觀測到的介子內部結構。 

  研究人員基于BLFQ方法,從包含有效色禁閉以及手征對稱相互作用的光前哈密頓量出發,得到了適合于低動量標度應用的組分夸克-反夸克表示的π介子和K介子的部分子分布函數(PDF)。經過QCD演化后,π介子的部分子分布函數如圖1所示,它描述了在π介子中發現一個攜帶介子(縱向)動量分支比為x的部分子(夸克,膠子)的概率大小,K介子與π介子中上夸克分布函數的比值如圖2所示。此項研究結果和(FNAL-E615CERN-NA3等)實驗數據以及其他唯象模型的結果是一致的。PRL審稿人對此項工作的評價:這項研究非常有意思,甚至可能是理解介子的夸克成分上的突破。 

  該工作由近代物理所趙行波研究員課題組完成,第一作者為碩士研究生藍江山。文章發表在國際頂級物理期刊Phys. Rev. Lett. 122, 172001 (2019)上。 

  文章鏈接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.172001  

 

  1. π介子的部分子分布 

 

  圖2. K介子和π介子中u夸克分布的比值

  (高能核物理研究組 供稿)

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