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近日，中國科學院近代物理研究所研究團隊聯(lián)合上海交通大學物理與天文學院研究團隊、華南師范大學量子物質研究院研究團隊等，在部分子碎裂函數(shù)研究方面取得進展。該研究首次以當前最高理論精度破解了夸克碎裂為強子的關鍵規(guī)律，為探討物質微觀結構提供了新視角。

半個多世紀前，物理學家比約肯、費曼等提出“部分子碎裂函數(shù)”概念，用以描述帶色夸克和膠子碎裂為色中性強子的躍遷幾率密度，對于預言高能強子的產(chǎn)生以及理解量子色動力學的色禁閉、強子化機制至關重要。目前，由于部分子碎裂函數(shù)的非微擾和含時演化特性，研究人員無法通過微擾計算或格點模擬來直接確定，而基于實驗數(shù)據(jù)的全局分析是精確確定部分子碎裂函數(shù)的唯一有效手段。

該研究基于正負電子湮滅和半單舉深度非彈性散射實驗數(shù)據(jù)特別是北京譜儀的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對π±、K±等帶電輕強子碎裂函數(shù)的完整次次領頭階全局分析的突破，將理論計算精度提升到當前最新高度。研究通過檢驗低能區(qū)正負電子湮滅和半單舉非彈性散射數(shù)據(jù)一致性，證實強子產(chǎn)生過程的共線因子化方案具有高度可靠性。同時，研究分析了最新的強子產(chǎn)生數(shù)據(jù)對部分子分布函數(shù)（PDFs）的影響，發(fā)現(xiàn)其傾向于支持質子中奇異夸克與反夸克之間的不對稱性低于當前PDF的預測值，為理解核子結構提供了新信息。

上述研究是關于微擾QCD高精度計算在全局數(shù)據(jù)分析方面的進展。同時，該工作發(fā)展的分析方法和獲得的高精度碎裂函數(shù)有望為未來電子-離子對撞機上的核子結構高精度研究提供支撐。

7月24日，相關研究成果發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學相關項目等的支持。

論文鏈接

（a）部分子碎裂至強子過程示意圖，（b）電子-質子半單舉深度非彈性散射過程示意圖，（c）正負電子湮滅過程示意圖。