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理论物理所在长程核相互作用中宇称破坏的研究中取得进展
2018-05-14  【 】【打印】【关闭

  宇称是自然界中的基本对称性之一。1956年,李政道和杨振宁提出弱相互作用中宇称不守恒,随后于吴健雄领导的小组在钴60的β衰变实验中得到验证。对弱相互作用的研究最终导致了粒子物理标准模型的建立。标准模型迄今已经得到了众多精确检验,寻找超出标准模型的新物理是当今粒子物理研究的主要目标之一。由于标准模型在树图阶不存在味道改变的中性流,奇异数守恒的弱中性流便成为标准模型中尚未得到实验验证的一角,而对同位旋改变的核子-核子相互作用中的宇称破坏的实验测量则提供了对其验证的重要手段。目前,美国橡树岭国家实验室的散裂中子源上正在进行一个名为NPDGamma的实验,能够达到前所未有的精度,从而测量出的核子-核子-π介子的宇称破坏的耦合常数,其实验结果即将公布。然而,如何在标准模型中计算出的可靠取值则是理论上的巨大挑战,历经30余年仍然无法准确得到。北京大学的冯旭研究员、中科院理论物理所的郭奉坤副研究员与上海交通大学的成千业博士最近提出计算的新方法,将极大简化在格点量子色动力学的框架下对的计算,论文发表于Phys. Rev. Lett. 120 (2018) 181801。

  在这项工作中,作者构造了宇称守恒的一系列算符,它们是标准模型中同位旋为1的宇称破坏算符的手征伙伴。根据手征对称性,推导出一个软π定理,将与由新算符导致的质子-中子质量劈裂联系起来,并且证明此定理经过手征微扰论单圈修正后仍然严格保持不变。此定理将一个较复杂的宇称破坏的核子-核子-π介子耦合的问题转化成一个简单的能谱问题,将对的理论计算带来极大的简化。可期待格点量子色动力学能够据此得出的可靠结果,从而使标准模型中奇异数守恒的弱中性流的定量检验成为可能。

  

  (a-d) 手征微扰论中的单圈修正费曼图;(e,f) 质子-中子质量劈裂的单圈修正费曼图

  论文链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.181801

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