色禁閉是量子色動力學(QCD)一個極為重要但尚未完全理解的現象。在早期宇宙或粒子對撞機碰撞點產生的夸克和膠子在實驗中無法直接觀測到，它們經歷了強子化過程轉化為可觀測的色中性強子。遺憾的是，人們對強子化過程的物理機制、它是如何發生的，甚至強子化過程中輻射了多少能量這樣簡單的問題都還沒有確切答案。
第一個重夸克偶素J/psi粒子是丁肇中先生等人在1974年11月發現的，該發現對粒子物理產生了極大的推動作用，被稱為粒子物理的“十一月革命”。在J/psi粒子發現50周年之際，北京大學物理學院理論物理研究所馬滟青教授與江西師范大學陳安平博士、北京師范大學劉曉輝教授合作提出了一種利用重夸克偶素能量關聯函數研究強子化機制的新方法，有望深入理解強子化機制。論文于2024年11月4日以“通過夸克偶素能量關聯揭示強子化”(Shedding light on hadronization by quarkonium energy correlator)為題發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)。
圖1：J/psi靜止系中測量極化角χ處的能量關聯函數
重夸克偶素由一對正反重夸克組成，它為研究強子化機制提供了一個理想的平臺。由于其質量較大，在強子化過程中無法產生或湮滅重夸克對。因此，重夸克偶素產生的圖像很清晰：一對正反重夸克對在硬碰撞過程中產生，然后經歷強子化形成重夸克偶素。為了深入了解強子化的具體細節，確定此過程的能量輻射至關重要。
重夸克偶素能量關聯函數是指在重夸克偶素靜止系中測量極角為χ處的能流值(如圖1所示)。對于一般的J/psi產生過程，如B工廠或大型強子對撞機中的產生，馬滟青和合作者證明在χ為小角度的區域，強子化過程導致的能量關聯函數和微擾硬輻射導致的能量關聯函數是可比擬的(如圖2、3所示)，故實驗可以探測到強子化過程的重夸克偶素能量關聯函數，由此得到強子化過程中輻射的平均能量，并區分重夸克偶素不同的產生機制，如非相對論QCD中的色單態或色八重態機制。因此，重夸克偶素能量關聯函數有望為探索重夸克偶素產生過程中復雜的非微擾現象提供前所未有的新視角。
圖2：B工廠中J/psi能量關聯函數的理論預言
圖3：LHC中J/psi能量關聯函數的理論預言
工作得到了國家自然科學基金、科技部重點研發計劃、北京大學高性能計算平臺和北京大學高能中心的支持。
