QCD尺度弱耦合與微擾論

如果一個(gè)問(wèn)題中的耦合常數(shù){\displaystyle g}遠(yuǎn)小于單位一，則其稱(chēng)為“弱耦合”的，此時(shí)問(wèn)題的解

微擾論在量子場(chǎng)論中具有核心地位。量子場(chǎng)論中的微擾論計(jì)算一般是通過(guò)費(fèi)曼圖和費(fèi)曼規(guī)則來(lái)系統(tǒng)地組織實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橘M(fèi)曼圖就是按照耦合常數(shù)的冪次畫(huà)出來(lái)的。電磁相互作用、弱相互作用在尋常尺度下都是弱耦合的相互作用。而強(qiáng)相互作用在短距離上（尺度遠(yuǎn)小于飛米時(shí)）也是弱耦合的。

強(qiáng)、弱、電磁和引力四種基本相互作用中的耦合常數(shù)的大小大致如下：

在物理學(xué)中，耦合常數(shù)決定了相互作用的強(qiáng)度。例如在牛頓萬(wàn)有引力定律和愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論中，牛頓常數(shù)

在拉格朗日系統(tǒng)中，拉格朗日量或哈密頓量可以分成動(dòng)能部分和相互作用部分。耦合常數(shù)決定了決定了相互作用部分相對(duì)于動(dòng)能部分的強(qiáng)度。在存在多種相互作用的情況下，耦合常數(shù)也決定著各個(gè)相互作用的相對(duì)強(qiáng)度。

在經(jīng)典力學(xué)中，耦合常數(shù)的大小可以通過(guò)測(cè)量力的大小直接得到。歷史上牛頓常數(shù)是在牛頓死后71年后才由卡文迪什通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到。但在量子力學(xué)中由于量子漲落的存在，出現(xiàn)在拉格朗日量或哈密頓量中的耦合常數(shù)是無(wú)法直接通過(guò)測(cè)量得到的。而實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的耦合常數(shù)會(huì)隨著探測(cè)尺度的不同而不同，被稱(chēng)為跑動(dòng)的耦合常數(shù)。相應(yīng)的，拉格朗日量中的耦合常數(shù)被稱(chēng)為裸耦合常數(shù)。

如果一個(gè)物理系統(tǒng)的相互作用的耦合常數(shù)比較小，則它的解可以通過(guò)微擾論近似得到。微擾論在量子場(chǎng)論的計(jì)算中尤其重要。

主條目：β函數(shù) (物理學(xué))

在量子力學(xué)尤其是量子場(chǎng)論中，由于量子漲落效應(yīng)的存在，相互作用頂點(diǎn)被虛粒子所修正，成為非定域性的相互作用頂點(diǎn)。因此，測(cè)得的耦合常數(shù)的大小與原拉格朗日量或哈密頓量中的裸耦合常數(shù)不同，且與測(cè)量的能量標(biāo)度有關(guān)。后一點(diǎn)可以通過(guò)不確定關(guān)系，來(lái)理解。測(cè)量使用的能量越高，測(cè)量?jī)x器能夠分辨的尺度就越小。在小尺度下，將能看到更多的虛粒子的漲落。這種效應(yīng)與電荷在介質(zhì)中的極化效應(yīng)是相似的。因而也被稱(chēng)為真空極化。這種隨著能標(biāo)的改變而改變的“耦合常數(shù)”被稱(chēng)為跑動(dòng)的耦合常數(shù)。

β函數(shù)β(g) 描述了耦合常數(shù)隨能量標(biāo)度μ變化的的情形，其定義如下

其中μ為特定物理過(guò)程的能量標(biāo)度。

若量子場(chǎng)論中的β函數(shù)為零，則此理論為共形場(chǎng)論。若在高能量下β函數(shù)為正，代表耦合常數(shù)隨著能標(biāo)的增加而增加；若在高能量下β函數(shù)為負(fù)，則代表耦合常數(shù)隨著能標(biāo)的增加減小，這種現(xiàn)象叫做漸近自由。

弦理論下的耦合常數(shù)有明顯的不同點(diǎn)，弦耦合常數(shù)一方面意味著決定一根弦分裂的能力，另一方面則意味著弦理論的每一個(gè)微擾敘述和一個(gè)弦耦合常數(shù)有關(guān)，可是這些耦合常數(shù)不是事先定義、可調(diào)整及共適性的常數(shù)，而是動(dòng)態(tài)的標(biāo)量場(chǎng)，會(huì)依位置和時(shí)間改善，而其數(shù)值需動(dòng)態(tài)決定。

• 耦合 (物理學(xué))

• 量子場(chǎng)論、量子電動(dòng)力學(xué)及量子色動(dòng)力學(xué)

• 規(guī)范量子化、重整化及維度正則化

• 精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)

• 重力耦合常數(shù)

• 費(fèi)米耦合常數(shù)

：利用量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）的唯象場(chǎng)論模型，研究QCD在高溫和高密度下的相變行為，包括手征相變和退禁閉相變，以及它們之間的相互關(guān)系。目標(biāo)是求得對(duì)目前尚未充分了解的QCD 相變有更深入的認(rèn)識(shí)。結(jié)合RIHC 相對(duì)論重離子碰撞實(shí)驗(yàn)物理，探索夸克膠子等離子體（QGP）的存在證據(jù)及其相應(yīng)的物理性質(zhì)，研究QCD 相圖結(jié)構(gòu)。此研究屬于基本理論研究，但它對(duì)于早期宇宙演化、天體物理中中子星的內(nèi)核的探索以及正進(jìn)行的高 2100433B

本項(xiàng)目研究QCD非微擾方法在重味強(qiáng)子物理中的應(yīng)用，包括QCD求和規(guī)則、重子分布振幅和光錐求和規(guī)則等。奇特強(qiáng)子態(tài)研究方面，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的最新實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，研究了奇特強(qiáng)子態(tài)Zc(3900) 、Zc(4025)和X(4350)的夸克構(gòu)型。就兩種可能的構(gòu)型-分子態(tài)和四夸克態(tài)，利用QCD求和規(guī)則，系統(tǒng)計(jì)算了兩種可能構(gòu)型的質(zhì)量譜并和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。支持把Zc(3900)和Zc(4025)分別解釋為D*D分子態(tài)和D*\bar D*分子態(tài)構(gòu)型，不支持把X(4350)解釋為四夸克態(tài)構(gòu)型?；诮樽?核子分子態(tài)構(gòu)型，研究了奇特重子態(tài)Σc(2800)、Λc(2940)和Xc(3250)，QCD求和規(guī)則研究不支持把Σc(2800)和Λc(2940)解釋為S-波的介子-核子分子態(tài)，支持把Xc(3250)解釋為S-波D*（2400）N分子態(tài)。強(qiáng)子分布振幅研究方面，我們研究了Σ和Λ重子的扭曲度為6的高扭曲度分布振幅，其QCD共形場(chǎng)的分波展開(kāi)中包含了次領(lǐng)頭階的共形自旋精度，得到了扭曲度為6的Σ和Λ重子的分布振幅。重味強(qiáng)子的衰變研究方面，研究了Bs到DsJ(2860)的半輕衰變。在重夸克有效理論框架下，計(jì)算了相關(guān)的Isgur-Wise函數(shù)和衰變寬度。利用光錐求和規(guī)則，研究了Λc的半輕衰變?chǔ)玞?n e^ u，計(jì)算了形狀因子和衰變寬度。利用重強(qiáng)子手征微擾理論研究了Ds0(2317)和Ds1(2460)強(qiáng)衰變，拉氏量中包括一階手征破缺修正項(xiàng)，給出了衰變寬度。 2100433B

重味強(qiáng)子物理是當(dāng)前粒子物理研究的前沿課題，對(duì)于檢驗(yàn)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和探索超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理具有重要意義。本項(xiàng)目旨在探討QCD低能動(dòng)力學(xué)行為，發(fā)展QCD非微擾方法，研究與重味強(qiáng)子物理相關(guān)的一些重要問(wèn)題及探索它所暗示的可能新物理。本項(xiàng)目主要內(nèi)容包括新強(qiáng)子態(tài)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，重味強(qiáng)子衰變中的強(qiáng)相互作用機(jī)制，重味強(qiáng)子的遍舉衰變過(guò)程及強(qiáng)子躍遷矩陣元的精確計(jì)算，重子的高扭曲度分布振幅及其在光錐求和規(guī)則的應(yīng)用，探討QCD因子化方法的端點(diǎn)發(fā)散問(wèn)題，探討QCD真空凝聚和夸克-強(qiáng)子對(duì)偶的特征及其本質(zhì)等。對(duì)這些問(wèn)題的深入研究，依賴(lài)于探討和發(fā)展克服QCD非微擾困難的方法。項(xiàng)目將密切關(guān)注國(guó)內(nèi)外高能物理實(shí)驗(yàn)的最新進(jìn)展，關(guān)注新實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)有理論的沖突，探討強(qiáng)子動(dòng)力學(xué)的新機(jī)制和新方法，研究和解釋新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。