QCD四粒子散射幅度的NNLO计算与维度规约

"这篇学术论文详细探讨了在量子色动力学（QCD）中，无质量的四粒子散射振幅在倒数第二个前导顺序（NNLO）下的计算。研究团队计算了所有可能的外部夸克和胶子配置，并在尺寸调整器中通过Laurent级数评估了这些振幅，以便为未来更高级别的N3LO计算提供基础。他们使用了谐波多对数来表达Laurent级数的系数，并在常规尺寸正则化和t'Hooft-Veltman方案中展示了他们的成果。" 在微扰理论中，QCD的散射振幅计算对于理解和预测高能粒子相互作用至关重要。这篇论文聚焦于四粒子散射过程，这是一个基本的物理过程，涉及到四个粒子的碰撞与转化。在无质量QCD的背景下，这意味着所有的参与粒子都没有静质量，这简化了计算但同时也提出了独特的挑战。计算这些振幅到NNLO阶，意味着在微扰展开中考虑到第三阶修正，这是为了提高理论预测的精度。 论文的关键贡献在于它处理了所有螺旋振幅（即不同粒子自旋状态的组合），并考虑了所有可能的外部粒子配置，包括夸克和胶子。这种全面的方法确保了计算结果的广泛适用性。通过Laurent级数的方法，研究者能够系统地分析在维度调节器中的散射振幅，这一方法允许他们在非整数维度下进行计算，以消除红外和紫外发散。 Laurent级数的系数由谐波多对数表示，这是一种特殊的函数，常用于处理复杂的多分支积分问题，尤其在高能物理的计算中。这种方法使得系数的数值评估变得可行，为进一步的N3LO计算提供了必要的基础数据。 此外，论文还介绍了常规尺寸正则化和t'Hooft-Veltman方案，这两种都是处理量子场论中发散问题的常用技术。常规尺寸正则化通过将物理空间的维度扩展到非整数值来避免发散，而t'Hooft-Veltman方案则在保持物理结果的四维可观察性的同时，对发散部分进行正则化。 这项工作为高能物理的理论计算提供了重要的新工具和结果，有助于改进对强相互作用的理解，并为实验数据分析提供了更精确的理论框架。这样的研究对于LHC等高能粒子加速器的实验结果解释有着深远的影响。