中国极化电子离子对撞机计划

轻子散射实验是探索核子与原子核结构的理想工具。中国电子离子对撞机(Electron Ion Collider in China,EicC)建议书设想在已开建的强流重离子加速器装置(High Intensity heavy ion Accelerator Facility,HIAF)的基础上,升级质子束流为20 GeV的极化束流,并建造2.8~5 GeV极化电子束流,从而实现质心系能量为15~20 GeV的双极化电子-离子对撞。EicC设计的亮度为(2~4)×10^33cm^-2·s^-1,质子束流极化率达到70%,电子束流极化率达到80%。该装置除了能提供极化轻离子束流(例如:氦-3)外,也可产生非极化重离子束流(碳-12~铀-238)。EicC将聚焦核子海夸克部分子结构、原子核物质结构与性质、奇特强子态三个方面的物理研究。高亮度、高精度的对撞机有助于精确地测量核子结构函数并对核子进行三维成像,揭示强相互作用的动力学规律;原子核部分子分布包括核子短程关联以及原子核介质效应同样是该提案的重要科学目标;EicC能区接近重味夸克产生阈值,在研究重味强子谱方面拥有低背景的独特优势,有助于发现研究新的奇特强子态。质子质量起源问题也可以通过重味矢量介子的产生来研究。为了完成上述物理目标,我们将利用最先进的探测器技术建造接近全立体角覆盖的EicC对撞机谱仪。在准备EicC白皮书的过程中,我们得到世界各国专家的支持。EicC的物理与已有的实验和美国即将建设的EIC中的物理项目相互补充。EicC的建成及运行有望引领前沿的中高能核物理研究,使我国在加速器和探测器先进技术等领域实现跨越式发展,为我国核物理与强子物理以及相关科学领域提供大型综合实验平台与人才培养基地。

高能电子-质子碰撞中重夸克偶素的遍举产生

夸克偶素产生和衰变研究对深入了解量子色动力学(QCD),研究夸克偶素,甚至探索其他高能相互作用和微观粒子的性质都具有重要意义。计算重夸克偶素在电子-质子高能碰撞中的遍举产生,发现它能为探究质子部分子的分布结构,验证非相对论量子色动力学,精确检验微扰QCD的适用范围提供有益的帮助。在共线因子化框架下,计算给出QCD领头阶重夸克偶素遍举产生的振幅和截面的解析结果,并以HERA实验为例,唯象分析HERA实验条件下J/ψ和Υ遍举产生截面随Q2和Wγp的变化规律,与实验结果进行比对。还讨论了能标和重夸克质量不确定性带来的理论分析误差。

利用光前量子化方法计算电子的广义横向动量分布函数

强子和轻子是目前实验所能观测到的最小微观结构,但根据量子色动力学(QCD),强子内还存在着部分子结构。在理论计算中,从Wigner函数出发可以得到多种分布函数,如横向动量分布函数(TMD)、广义部分子分布函数(GPD)以及广义横向动量分布函数(GTMD)。其中GTMD包含粒子内部部分子的三维动量和位置信息,从GTMD出发通过对横向动量积分和取横向转移动量为零分别得到GPD和TMD。本工作通过引入电子的光前波函数计算出物理电子的GTMD,并以此为出发点得到物理电子的TMD和GPD。一方面通过与微扰论的TMD和GPD的结果对比可以证明我们的计算结果是合理的,同时讨论了GPD中P波和S波的贡献。另一方面给出物理电子的内部部分子分布随横向转移动量、部分子横向动量以及纵向动量分数的变化关系。