核子(包括質(zhì)子和中子)是構(gòu)成世界的基本物質(zhì)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。研究核子的夸克、膠子構(gòu)成，對(duì)于理解強(qiáng)相互作用基本規(guī)律和物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)都具有重要意義;這也是未來(lái)大科學(xué)裝置——中國(guó)極化電子離子對(duì)撞機(jī)(EicC)和美國(guó)極化電子離子對(duì)撞機(jī)(EIC)的重要物理目標(biāo)之一。理論上，夸克和膠子之間的強(qiáng)相互作用由量子色動(dòng)力學(xué)(quantum chromodynamics, QCD)描述。QCD在低能區(qū)的非微擾特性給核子結(jié)構(gòu)的理論研究造成了極大的困難，然而格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)(格點(diǎn)QCD)有望從第一性原理出發(fā)，解決其中的核心問(wèn)題。

在核子豐富的結(jié)構(gòu)信息中，橫向動(dòng)量依賴(lài)軟函數(shù)被用來(lái)描述與橫向動(dòng)量分布相關(guān)的軟膠子效應(yīng);這一物理量的確定，可以為預(yù)言Drell-Yan過(guò)程和半單舉深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)提供重要的理論輸入。北京大學(xué)物理學(xué)院理論物理研究所、核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馮旭研究員、劉川教授領(lǐng)導(dǎo)的格點(diǎn)研究團(tuán)隊(duì)和歐洲Twisted-Mass格點(diǎn)合作組(ETMC)利用上海交通大學(xué)季向東教授等提出的計(jì)算方案，對(duì)軟函數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的格點(diǎn)QCD模擬。北大團(tuán)隊(duì)在研究中發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有格點(diǎn)能夠模擬的參數(shù)條件下，軟函數(shù)的提取會(huì)受到很強(qiáng)的高扭度效應(yīng)干擾，計(jì)算結(jié)果甚至有可能會(huì)改變符號(hào);為此，基于此前格點(diǎn)QCD合作組(LPC)張其安博士等人的計(jì)算結(jié)果，發(fā)展了新的計(jì)算方案和重整化方案，有效降低了高扭度效應(yīng)的影響，為后續(xù)更精確的計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。

2022年2月8日，相關(guān)研究工作以“Lattice QCD Study of transverse-momentum dependent soft function(橫向動(dòng)量依賴(lài)軟函數(shù)的格點(diǎn)QCD研究)”為題，在線(xiàn)發(fā)表于Physical Review Letters(《物理評(píng)論快報(bào)》);北京大學(xué)物理學(xué)院博士研究生李媛、夏世城為論文的共同第一作者。

上述研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、北京大學(xué)高能物理研究中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心等支持。