近日，物理学院粒子物理研究所丁亨通教授课题组及其合作者在介子电磁形状因子的研究中取得重要进展。相关成果以“QCD Predictions for Meson Electromagnetic Form Factors at High Momenta: Testing Factorization in Exclusive Processes”为题，于2024年10月29日发表在国际权威物理期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

在强子物理中，电磁形状因子是揭示强子内部结构和电荷分布的关键物理量。特别是pion和kaon作为Goldstone玻色子，能够反映强子质量生成的机制及背后的动力学过程，因此对它们的研究具有特殊意义。尽管在低动量转移下已有部分实验数据和理论计算，但在高动量转移下的电磁形状因子研究一直存在挑战，这限制了对QCD理论和强子内部动力学的深入理解。

此次理论研究中，丁亨通教授课题组与其合作者们基于格点QCD模拟，创新性地采用了一种动量增强方法，通过让两个强子反向运动，同时在高斯涂抹的源汇中采用同样的夸克增速参数，从而实现了更大的动量转移。这一方法显著提高了高动量区域内的信号质量，使得在pion和kaon的电磁形状因子计算中达到10 GeV²和28 GeV²的高动量转移成为可能。

研究结果显示，在低动量转移区域，格点QCD的计算与现有实验数据高度一致；在高动量区域，结果与QCD共线因子化的预测相符，验证了共线因子化框架的普适性与新方法的可靠性。这一成果为未来在JLab 12 GeV和电子离子对撞机（EIC和EicC）上的实验提供了重要的理论基准。

附图（摘自文中图2）展示了该研究中pion（左图）和kaon（右图）的格点计算结果（图例为Lattice）与现有实验数据（图例为F_pi collab.）、QCD共线因子化推导结果（图例为LO+NLO+NNLO, tw2）以及其他一些理论预测结果的对比。

该工作由物理学院丁亨通教授、丁亨通教授课题组博士生施岐（通讯作者），以及目前在BNL从事博士后研究的高翔（通讯作者）、BNL研究员Swagato Mukherjee、Peter Petreczky和其他合作者共同完成。该研究得到了华中师范大学核科学计算中心（NSC3）、武汉超算中心的超算资源支持，以及国家自然科学基金（12325508）和国家重点研发计划（2022YFA1604900）的资助。

论文详见：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.181902

该工作同时被Brookhaven National Laboratory进行了报道：https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=122185

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通讯员｜王　棣

责　编｜孟晨轩

审　校｜俞云伟