欧洲大型强子对撞机(LHC)的实验人员正在广泛观察顶夸克的情况。随着大型强子对撞机亮度的增加重生核物理学家,实验人员将更精确地测量顶夸克的性质,这对于测试标准模型和探索标准模型之外的新物理学非常重要。因此,理论家需要对强子对撞机上顶夸克的产生和衰变过程做出更准确的量子色动力学(QCD)理论预测。
对于产生顶夸克这样复杂颜色结构的过程重生核物理学家,量子色动力学中横向动量的恢复一直存在一个悬而未决的难点,即初始态和最终态之间颜色干涉效应的处理。李崇生课题组最近发表在《美国物理评论快报》( ,110,2013)上,建立了一个系统框架,用于计算这种末端带颜色过程中横向动量分布的软胶子恢复效应,并将该方法应用于顶夸克对的生成过程,给出了文献中最准确的横向动量分布的量子色动力学预测。这些精确的理论预测有助于解释最近在对撞机上观察到的顶夸克对产生不对称的可能起源。同时,通过测量大型强子对上顶夸克对的不变质量分布,对未来发现新的物理信号也很重要。此外,上述横向动量求和形式还为计算顶夸克对产生的次级前导阶QCD校正提供了一种新的红外发散减法方法,这将有助于充分计算顶夸克对产生的次级前导阶QCD校正,这是当前大型强子对子实验中迫切需要的,也是量子色动力学中亟待解决的问题。这项工作已被《亚太物理通讯》列为“研究亮点”( )工作报告。在这项研究中,李崇生教授的博士生朱华星(现为斯坦福大学国家加速器实验室博士后)、李海涛、邵定宇发挥了重要作用。
如何计算QCD亚导联阶水平上夸克的微分衰减率,是近20年来一直没有解决的问题。李崇生教授与美国大学博士研究生、现博士后高军、斯坦福大学国家加速器实验室博士后朱华星合作,提出了一种基于QCD软共线有效理论的相空间红外发散消除新方法,从而完整预测了QCD亚领先水平顶夸克衰变中包括差分衰减率在内的所有观测结果世界上第一次。这项工作已发表在《美国物理评论快报》( ,110,,2013)上,并被国际知名QCD专家、CERN理论系Mitov在最近一次国际学术会议的综述中评价为它打开了通往未来的大门,以准确预测QCD亚领导水平的顶夸克的产生和衰变。在最近在美国举行的高能物理会议(2013)上,由M.在三位粒子物理学家的联合综述中,引用了上述两篇著作,其中一页专门介绍了李崇生课题组关于顶夸克微分衰变效应的工作。