科研進(jìn)展
質(zhì)子質(zhì)量的起源研究獲進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所夸克物質(zhì)研究中心陳旭榮研究員團(tuán)隊(duì)在質(zhì)子質(zhì)量的起源研究中取得新進(jìn)展，團(tuán)隊(duì)從實(shí)驗(yàn)出發(fā)深入探討了質(zhì)子內(nèi)部的奇異夸克對(duì)質(zhì)子質(zhì)量的影響。相關(guān)研究于2月27日發(fā)表在Physical Review D上。
核子（質(zhì)子和中子的統(tǒng)稱(chēng)）質(zhì)量占宇宙可見(jiàn)物質(zhì)質(zhì)量的99%以上。核子質(zhì)量的起源，與跡反常、色禁閉和動(dòng)力學(xué)手征對(duì)稱(chēng)破缺等現(xiàn)象緊密聯(lián)系。理解核子質(zhì)量的起源是核物理研究中一個(gè)非常重要且深刻的問(wèn)題。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，質(zhì)子內(nèi)部夸克的質(zhì)量主要來(lái)源于其三個(gè)組分夸克：兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克，其他夸克的貢獻(xiàn)幾乎可以忽略不計(jì)。最近的研究表明，質(zhì)子內(nèi)部可能存在更大質(zhì)量的夸克，如奇異夸克和粲夸克等。然而，關(guān)于奇異夸克和粲夸克等重夸克是否對(duì)質(zhì)子質(zhì)量有重要貢獻(xiàn)，目前還缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
通過(guò)建立質(zhì)子的量子反常能與總西格瑪項(xiàng)（包括輕夸克和重夸克對(duì)質(zhì)子質(zhì)量的貢獻(xiàn)）之間的關(guān)系，近代物理所研究團(tuán)隊(duì)從矢量介子在近質(zhì)量閾處的光生微分截面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取了西格瑪項(xiàng)的值。結(jié)果顯示，重夸克的西格瑪項(xiàng)值比人們之前的預(yù)期要大，約為337兆電子伏特（偶極子擬合）和455兆電子伏特（指數(shù)擬合），約占整個(gè)質(zhì)子質(zhì)量（938兆電子伏特）的36~48%。指數(shù)擬合結(jié)果不為零的顯著度達(dá)到了大約7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。此外，研究中使用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同的合作組，團(tuán)隊(duì)利用Kolmogorov–Smirnov檢驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)從兩組數(shù)據(jù)中提取的西格瑪項(xiàng)值是兼容的。
與以往的模型或格點(diǎn)計(jì)算不同，該研究是首次利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接給出西格瑪項(xiàng)的取值范圍。該工作進(jìn)一步深化了人們對(duì)量子色動(dòng)力學(xué)理論和質(zhì)量起源的理解，為國(guó)內(nèi)外電子離子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目提供理論支持，并為未來(lái)研究質(zhì)子質(zhì)量起源問(wèn)題提供了新的思路。
該工作得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevD.109.036034
圖：重夸克西格瑪項(xiàng)值。偶極子形式(上圖)和指數(shù)形式(下圖)方法從實(shí)驗(yàn)上提取。
（核子結(jié)構(gòu)室 供稿）
