中国科学院近代物理研究所科研人员联合巴西航空航天技术学院、美国爱荷华州立大学的合作者在强子结构第一性原理计算研究方面获得新进展，从理论出发深入探讨了强子内部夸克—胶子相互作用对强子部分子分布的影响机制。相关研究成果于6月16日以快报的形式发表在Physical Review D上。

强子是由夸克和胶子组成的复合粒子，质子、中子、π介子等都属于强子家族。研究强子内部夸克和胶子的行为对于理解物质微观结构的奥秘具有十分重要的意义。

此次研究中，科研人员运用基矢光前量子化（BLFQ）方法，从包含有效色禁闭以及基于量子色动力学第一性原理的光前哈密顿量出发，求解了π介子中夸克与胶子的部分子分布函数。

研究团队将计算结果与利用闵可夫斯基空间Bethe-Salpeter（BSE）方程得到的结果进行了对比，探讨了胶子质量和组分夸克质量等参数对部分子分布函数的影响。研究发现，夸克-胶子顶点相互作用对π介子光前波函数的夸克-反夸克-胶子组分及相应胶子部分子分布函数有着显著影响，这为理解强子内部结构提供了新视角。

基于此次在π介子研究中对两种不同方法的交叉对比，科研人员推测在BLFQ方法中进一步增加动力学胶子数量，将会驱动π介子和ρ介子的质量差发生变化，并增强低x区域夸克部分子分布函数的非价态贡献。

该研究有助于深入理解夸克-胶子相互作用对强子结构的影响，为后续利用BLFQ方法实现强子三维结构第一性原理计算奠定了基础。

本研究由近代物理所赵行波研究员团队主导完成，蓝江山副研究员为论文第一作者。该工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院、甘肃省自然科学基金和高端外国专家项目等的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1103/3z39-l1kg

图1：基于BLFQ和BSE方法的比较，（左）π介子中不同组分对夸克部分子分布的贡献，（右）π介子中胶子质量及组分夸克质量对胶子部分子分布的影响。

图2：研究强子结构的各种模型之间的关系图。BLFQ是基于LFQCD（光前QCD）的一种方法。 图源/J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 48 (2021) 075106

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