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            LPC合作組發布核子橫向分布軟函數的首個模擬圖像
            2020-11-12  【 】【打印】【關閉

              夸克與膠子如何構成核子,是粒子物理中物質組成研究的核心問題之一。高能情況下,基于現有的對撞機實驗,核子沿運動方向的部分子結構組成已逐漸清晰,同時第一性原理出發的格點量子色動力學也能對部分子分布函數給出日益精確的理論模擬。但是理論預言Drell-Yan過程和半單舉深度非彈性散射等過程需要核子的橫向動量分布,這既是未來如籌備中的中國電子離子對撞機和美國電子離子對撞機等實驗裝置的主要目標之一,也是對格點量子色動力學理論預言能力的重要檢驗。

             
            理論上研究核子中橫動量依賴的結構函數是強子物理中近年來的熱點問題,其中的核心困難在于獲取沿正反光錐方向對撞并湮滅的部分子在給定橫向動量時輻射膠子變化的貢獻。這個變化行為被稱為軟函數,包含了依賴于部分子接近光錐的程度即快度的部分,也包含了快度無關的部分。兩部分均依賴于橫向動量,且在橫向動量接近強子化特征能標時均無法從解析微擾論獲得。上海交通大學季向東團隊基于大動量有效理論框架提出了使用格點量子色動力學計算軟函數的方案(如下圖)。該方案的實際可行性依賴于具體數值方案的設計和在超級計算機上的高效運行。

              

              

              最近,LPC合作組基于CLS合作組的規范組態成功實現了對軟函數的探索性計算,得到了和之前微擾與非微擾計算一致的快度依賴部分,發布了與快度無關部分的首個軟函數圖像,見下圖,這為從第一性原理預言Drell-Yan等物理過程并依此研究核子結構提供了必要的理論支撐。研究論文已于近日發表在Phys. Rev. Lett. 。

               

              李政道研究所博士后張其安是論文第一作者,共同通訊作者為物理與天文學院王偉副教授與中科院理論物理研究所楊一玻副研究員。由王偉帶領的上海交通大學格點量子色動力學團隊主持了數值和解析計算,中科院理論物理研究所楊一玻副研究員和南京師范大學孫鵬教授在計算方案和高效軟件實現上提供了支持,德國雷根斯堡Andreas Schaefer教授和Maximilian Schlemmer博士在CLS組態的使用上提供了支持。該計算主要依托中國科學院戰略先導專項XDC01040100完成;軟件調試在上海交通大學高性能計算中心pi 2.0集群上完成,部分計算使用中國科學院理論物理研究所和南京師范大學的江蘇省大規模復雜系統數值模擬重點實驗室的高性能計算集群完成。

             

              研究工作受到了國家自然科學基金、上海市重點實驗室、教育部重點實驗室等支持。

              原文鏈接https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.192001

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