［本站讯］近日，山东大学物理学院李海涛教授团队与合作者在量子色动力学（QCD）研究领域取得重要进展，首次实现了深度非弹性散射（DIS）中有限横动量强子产生的次次领头阶（NNLO）量子色动力学修正。相关成果以“Next-to-Next-to-Leading-Order QCD Corrections to Hadron Production in Deep-Inelastic Scattering at Finite Transverse Momentum”为题，发表在国际权威物理学期刊《Physical Review Letters》（Phys. Rev. Lett. 137, 081902）。

该文章由上海交通大学、复旦大学、山东大学和德国马克斯·普朗克物理研究所的研究人员合作完成。论文作者分别为上海交通大学董亮博士、复旦大学方申同学、上海交通大学高俊教授、山东大学李海涛教授、复旦大学邵鼎煜教授和德国马克斯·普朗克物理研究所朱雨蛟博士。

深度非弹性散射是探索核子（质子、中子）内部结构最核心的实验手段之一，通过对出射强子及其横向动量的精确测量，能够揭示核子内部夸克与胶子等部分子的三维空间分布及其横向运动规律，即所谓的“核子三维结构”。然而长期以来，对有限横动量强子产生的理论预言精度一直局限于次领头阶（NLO），理论不确定性较大，难以满足未来电子—离子对撞机（EIC）时代对高精度理论的需求。

图1 深度非弹性散射中qT减除方法的运动学示意（Breit坐标系）

为攻克上述难题，团队克服了半单举过程中同时存在识别强子与喷注时红外发散处理这一长期技术瓶颈。研究团队采用基于无反冲喷注轴（即“赢者通吃”--WTA重组方案）的qT减除方法，并将其应用于强子产生，成功实现了对散射平面外动量（方位角退关联）的一致因子化描述，从而首次将深度非弹性散射中有限横动量强子产生的理论预言推进至次次领头阶精度。

该文章的研究结果表明，NNLO修正能够显著改善微扰展开的收敛性，并大幅降低理论标度不确定性；特别是在与德国电子同步加速器HERA上ZEUS合作组的带电强子多重数实验数据对比中，理论预言与实验数据的一致性得到明显提升。

图2 HERA能区带电强子多重数分布随横动量的变化，不同阶QCD理论预言与ZEUS合作组实验数据对比

该成果为即将到来的电子—离子对撞机时代提供了高精度的理论基石，为核子三维结构的探索确立了新的理论基准，同时也为未来极化散射中部分子自旋—动量关联的研究、以及半单举深度非弹性散射的全微分N³LO预言奠定了坚实基础。

该工作得到了国家自然科学基金和山东省基础研究特区（物理学）的资助。