QCD尺度弱耦合与微扰论

如果一个问题中的耦合常数{\displaystyle g}远小于单位一，则其称为“弱耦合”的，此时问题的解

微扰论在量子场论中具有核心地位。量子场论中的微扰论计算一般是通过费曼图和费曼规则来系统地组织实现的，因为费曼图就是按照耦合常数的幂次画出来的。电磁相互作用、弱相互作用在寻常尺度下都是弱耦合的相互作用。而强相互作用在短距离上（尺度远小于飞米时）也是弱耦合的。

强、弱、电磁和引力四种基本相互作用中的耦合常数的大小大致如下：

在物理学中，耦合常数决定了相互作用的强度。例如在牛顿万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论中，牛顿常数

在拉格朗日系统中，拉格朗日量或哈密顿量可以分成动能部分和相互作用部分。耦合常数决定了决定了相互作用部分相对于动能部分的强度。在存在多种相互作用的情况下，耦合常数也决定着各个相互作用的相对强度。

在经典力学中，耦合常数的大小可以通过测量力的大小直接得到。历史上牛顿常数是在牛顿死后71年后才由卡文迪什通过扭秤实验测量得到。但在量子力学中由于量子涨落的存在，出现在拉格朗日量或哈密顿量中的耦合常数是无法直接通过测量得到的。而实验中测量得到的耦合常数会随着探测尺度的不同而不同，被称为跑动的耦合常数。相应的，拉格朗日量中的耦合常数被称为裸耦合常数。

如果一个物理系统的相互作用的耦合常数比较小，则它的解可以通过微扰论近似得到。微扰论在量子场论的计算中尤其重要。

主条目：β函数 (物理学)

在量子力学尤其是量子场论中，由于量子涨落效应的存在，相互作用顶点被虚粒子所修正，成为非定域性的相互作用顶点。因此，测得的耦合常数的大小与原拉格朗日量或哈密顿量中的裸耦合常数不同，且与测量的能量标度有关。后一点可以通过不确定关系，来理解。测量使用的能量越高，测量仪器能够分辨的尺度就越小。在小尺度下，将能看到更多的虚粒子的涨落。这种效应与电荷在介质中的极化效应是相似的。因而也被称为真空极化。这种随着能标的改变而改变的“耦合常数”被称为跑动的耦合常数。

β函数β(g) 描述了耦合常数随能量标度μ变化的的情形，其定义如下

其中μ为特定物理过程的能量标度。

若量子场论中的β函数为零，则此理论为共形场论。若在高能量下β函数为正，代表耦合常数随着能标的增加而增加；若在高能量下β函数为负，则代表耦合常数随着能标的增加减小，这种现象叫做渐近自由。

弦理论下的耦合常数有明显的不同点，弦耦合常数一方面意味着决定一根弦分裂的能力，另一方面则意味着弦理论的每一个微扰叙述和一个弦耦合常数有关，可是这些耦合常数不是事先定义、可调整及共适性的常数，而是动态的标量场，会依位置和时间改善，而其数值需动态决定。

• 耦合 (物理学)

• 量子场论、量子电动力学及量子色动力学

• 规范量子化、重整化及维度正则化

• 精细结构常数

• 重力耦合常数

• 费米耦合常数

：利用量子色动力学（QCD）的唯象场论模型，研究QCD在高温和高密度下的相变行为，包括手征相变和退禁闭相变，以及它们之间的相互关系。目标是求得对目前尚未充分了解的QCD 相变有更深入的认识。结合RIHC 相对论重离子碰撞实验物理，探索夸克胶子等离子体（QGP）的存在证据及其相应的物理性质，研究QCD 相图结构。此研究属于基本理论研究，但它对于早期宇宙演化、天体物理中中子星的内核的探索以及正进行的高 2100433B

本项目研究QCD非微扰方法在重味强子物理中的应用，包括QCD求和规则、重子分布振幅和光锥求和规则等。奇特强子态研究方面，结合国内外的最新实验进展，研究了奇特强子态Zc(3900) 、Zc(4025)和X(4350)的夸克构型。就两种可能的构型-分子态和四夸克态，利用QCD求和规则，系统计算了两种可能构型的质量谱并和实验结果比较。支持把Zc(3900)和Zc(4025)分别解释为D*D分子态和D*\bar D*分子态构型，不支持把X(4350)解释为四夸克态构型。基于介子-核子分子态构型，研究了奇特重子态Σc(2800)、Λc(2940)和Xc(3250)，QCD求和规则研究不支持把Σc(2800)和Λc(2940)解释为S-波的介子-核子分子态，支持把Xc(3250)解释为S-波D*（2400）N分子态。强子分布振幅研究方面，我们研究了Σ和Λ重子的扭曲度为6的高扭曲度分布振幅，其QCD共形场的分波展开中包含了次领头阶的共形自旋精度，得到了扭曲度为6的Σ和Λ重子的分布振幅。重味强子的衰变研究方面，研究了Bs到DsJ(2860)的半轻衰变。在重夸克有效理论框架下，计算了相关的Isgur-Wise函数和衰变宽度。利用光锥求和规则，研究了Λc的半轻衰变Λcn e^ u，计算了形状因子和衰变宽度。利用重强子手征微扰理论研究了Ds0(2317)和Ds1(2460)强衰变，拉氏量中包括一阶手征破缺修正项，给出了衰变宽度。 2100433B

重味强子物理是当前粒子物理研究的前沿课题，对于检验粒子物理标准模型和探索超出标准模型的新物理具有重要意义。本项目旨在探讨QCD低能动力学行为，发展QCD非微扰方法，研究与重味强子物理相关的一些重要问题及探索它所暗示的可能新物理。本项目主要内容包括新强子态的结构及性质，重味强子衰变中的强相互作用机制，重味强子的遍举衰变过程及强子跃迁矩阵元的精确计算，重子的高扭曲度分布振幅及其在光锥求和规则的应用，探讨QCD因子化方法的端点发散问题，探讨QCD真空凝聚和夸克-强子对偶的特征及其本质等。对这些问题的深入研究，依赖于探讨和发展克服QCD非微扰困难的方法。项目将密切关注国内外高能物理实验的最新进展，关注新实验结果和现有理论的冲突，探讨强子动力学的新机制和新方法，研究和解释新的实验现象。