近日，《物理评论D（快报）》(Physical Review D (Letter))在线刊发了欧洲杯直播 欧洲杯直播 王烨凡与广州大学、山东大学和中国科欧洲杯直播 高能物理研究所等专家合作的题为《Analytic third-order QCD corrections to top-quark and semileptonic decays》的论文。该研究首次在量子色动力学第三阶（次次次领头阶）水平上计算了顶夸克衰变宽度与底夸克半轻衰变过程的解析结果。该论文同时被选为编辑推荐(Editors’ Suggestion)系列，并在期刊网站//journals.aps.org/prd/highlights上作为亮点介绍。论文合作者包括广州大学陈龙斌副教授，山东大学李海涛教授、王健教授，中科院高能物理研究所李钊研究员和博士生吴泉锋。论文按照高能物理传统采用姓氏首字母排序，王烨凡为共同通讯作者。

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以及探索新物理信号具有重要指导意义。其衰变宽度决定了顶夸克存在的寿命，是顶夸克的基本性质之一。由于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。顶夸克衰变宽度的次领头阶修正在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年由陈龙斌、李海涛、王健和王烨凡合作计算得到。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，研究团队首先应用光学定理，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，将积分问题转化为解微分方程问题，并将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，研究团队还公开发表了便于快速准确计算的程序包。在顶夸克质量取GeV时，研究团队得到的顶夸克衰变宽度理论预言值为1.321 GeV。对于其他顶夸克质量，理论预言结果如下图所示：

此外，研究团队还计算得到了底夸克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夸克混合的CKM矩阵元。

相关工作获得了国家自然科学基金等项目资助。

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