近日，物理学院王健和李海涛科研团队在量子色动力学次次次领头阶水平上计算了顶夸克衰变宽度与底夸克b→u半轻衰变过程的解析结果，这是目前世界上最精确的理论结果，论文在美国物理学会Physical Review D期刊上以Letter形式发表，并入选编辑推荐（Editors’ Suggestion）系列，在期刊网站https://journals.aps.org/prd/highlights上作为亮点介绍。

作为已发现的最重基本粒子，顶夸克的性质对精确检验标准模型及探索新物理信号具有重要指导意义。其衰变宽度是基本性质之一，决定了顶夸克存在的寿命。因为顶夸克参与强相互作用，精确计算其衰变宽度时需要考虑胶子辐射效应，即量子色动力学高阶修正。次领头阶修正在20世纪90年代已被计算；完整的次次领头阶数值结果约在2013年被得到，次次领头阶完整解析结果在2022年由王健和李海涛研究团队给出。计算次次次领头阶修正极具挑战性，需要处理复杂的多圈带质量传播子的费曼圈积分。

在该研究中，首先应用光学定理，把衰变宽度与顶夸克自能图的虚部联系起来，然后采用现代处理费曼圈积分的方法，把积分问题转化为解微分方程问题，并把结果用调和多对数函数（一种对数函数的多重积分推广）表示，同时公开发表了便于快速准确计算的程序包。采用顶夸克质量为172.69 GeV，得到最精确的顶夸克衰变宽度的理论预言值为1.321 GeV。对于其他顶夸克质量，理论预言结果如下图所示：

 研究团队还获得了底夸克b→u半轻衰变过程中轻子不变质量谱和衰变宽度的精确理论预言。可以帮助实验家更精确地确定表征夸克混合的CKM矩阵元Vub。

这项工作的合作者包括山东大学博士后王烨凡、广州大学陈龙斌副教授、中国科学院高能物理研究所李钊研究员和吴泉峰博士。研究得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者项目和广东省自然科学基金等支持。

原文链接：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.109.L071503