近日,濟南大學物理科學與技術學院粒子物理團隊與山東大學前沿交叉科學青島研究院粒子物理理論團隊合作,在高能自旋物理理論研究中取得重要進展,提出了基于能量能量關聯(EEC)抽取膠子極化信號的新方法。相關研究成果以“Gluon PolarimetrywithEnergy-Energy Correlators”為題,以濟南大學為第一單位發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

在稀疏極限的小x區域,核子內部的膠子會展現出極其顯著的線性極化現象。這不僅是解碼核子內部復雜三維動力學結構的核心“鑰匙”,更關乎微觀物質深層的量子糾纏機制。然而,直接測量膠子的線性極化卻一直面臨巨大挑戰。
傳統的測量手段主要基于橫動量依賴因子化,通過末態強子的方位角不對稱性來捕捉膠子的線性極化。然而,這一方法在實際應用中面臨兩大瓶頸:一方面,在低橫動量區域,極化信號極易被QCD演化效應稀釋,導致真實信號變得十分微弱;另一方面,末態軟膠子輻射也會產生相同的方位角不對稱性,對膠子極化信號的提取造成嚴重的背景污染,極大地限制了測量的精確度。
為解決這些挑戰,研究團隊提出了基于EEC的cos2φ方位角不對稱來探測膠子線性極化的新方法,其能量加權有效避免末態軟膠子輻射的干擾,為膠子極化測量提供了一條理論上更可靠、實驗上更易于實現的途徑。為了獲得更高的理論精度,研究團隊在CCFM框架下,自洽融合了量子相干效應造成的級聯劈裂中的角度排序行為。通過考慮量子相干效應,并引入非微擾參數Λ,該理論框架自然捕捉到了EEC在小角度區域的平臺(plateau)行為,成功為微擾區向非微擾區的平滑過渡提供了一個統一框架。

本篇論文作者包括濟南大學副教授宋玉坤,以及山東大學前沿交叉科學青島研究院研究員魏樹一、教授周劍和博士研究生楊磊,其中楊磊為濟南大學2022屆畢業生。該工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金以及山東省泰山學者青年專家計劃等項目的資助支持。
《物理評論快報》(Physical Review Letters)是美國物理學會(APS)旗下學術期刊,最新影響因子9.0,常年處于SCI一區,是物理學類頂尖學術期刊。這是物理科學與技術學院首次以第一單位在《物理評論快報》上發表學術論文。
撰稿:宋玉坤 編輯:劉孟頔 編審:張偉