近日，山东大学物理学院王健和李海涛教授与北京大学及贵州财经大学的合作者，在康普顿散射精确理论预言方面取得重要进展，相关成果以“Compton-Scattering Total Cross Section at Next-to-Next-to-Leading Order and Resummation of Leading Logarithms” 为题于1月13日发表在物理学顶级期刊《Physical Review Letters》（《物理评论快报》）。文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/k2mk-mffq

康普顿散射，指光子与电子散射产生光子和电子的过程，这一过程由美国物理学家亚瑟·康普顿1923年首次发现。因其揭示了电磁波的量子特性，对量子力学的建立和发展具有重要影响，荣获1927年诺贝尔物理学奖。目前已被广泛应用在医学物理、天文学和量子前沿等领域，在高能对撞机上也具有重要应用，可以帮助监测对撞束流和精确检验量子电动力学。一百年前，狄拉克和戈登给出了该过程的领头阶理论描述；七十多年前，费曼和合作者研究了该过程的微扰次领头阶修正；2021年，哈佛大学施瓦兹教授及合作者给出了次领头阶修正的完整解析结果，发现其中包含关于电子质量和对撞能量的双对数项，使得高阶效应变得非常显著，因此对该过程更高阶效应以及对数结构的研究变得十分重要。

在最近的工作中，王健和李海涛教授与合作者利用现代先进的费曼圈图计算方法首次给出了微扰次次领头阶总截面的解析预言，并分析出了大对数结构的起源，从而得到了所有阶结果，解释了在微扰更高阶结果中大对数并没有产生显著贡献的现象，保证了理论预言的可靠性；此外，通过将该理论预言与PrimEx和GlueX实验数据对比发现，考虑高阶效应后，理论预言与实验测量结果一致性更好。

该工作发展的分析大对数的方法为相关问题的研究提供了新的理论框架，可直接推广应用于正负电子湮灭产生双光子和胶子融合产生正反顶夸克对等过程，有助于实现未来高能对撞机上百分之一量级精度的理论预言，为精确检验量子场论和探索高能散射动力学提供了坚实的理论基础。

该研究工作到了国家自然科学基金“强相互作用”创新群体等项目资助。