三环阶夸克-胶子对QCD迹线异常的贡献公式

本文主要探讨了量子色动力学（Quantum Chromodynamics, QCD）中的一个重要概念——能量动量张量（Energy-Momentum Tensor, Tμν）的夸克和胶子贡献。在QCD中，物理矩阵元素的表达式是由规范不变的夸克部分和胶子部分组成，这两个部分分别反映了基本粒子（夸克和胶子）之间的相互作用。尽管整体张量Tμν由于能量和动量守恒而保持未归一化，但最近的研究发现，当考虑夸克和胶子之间的相互作用时，它们各自在归一化过程中会得到所谓的“异常”（anomaly）贡献。 这种异常贡献在Tμμ分量上表现为著名的QCD迹异常，即Tμμ等于与电磁场强度张量Fμν相关的β系数的一半乘积，加上与夸克质量相关的一系列修正项，用数学语言表达为\( {T} _ {\ mu} ^ {\ mu} = \left(\frac{\beta}{2g}\right){F} ^ {\ mu \ nu} {F} _ {\ mu \ nu} + m \left(1 + \gamma_m\right)\overline {\psi} \psi \)。研究者们已经成功地在二环阶（two-loop order）得到了这个关系的证明。 文章的核心成果是将这一分析扩展到了三环阶（three-loop order），在维正则化（Dimensional Regularization, DREG）改进的最小减法（Minimal Subtraction Scheme, MS）框架下，作者详细地计算了夸克和胶子能量动量张量的全部相关三环重归一化结构。这意味着他们不仅考虑了现有理论的精确性，还提升了对于高能物理过程的理解。 作者Kazuhiro Tanaka，来自日本文京大学物理学系以及KEK粒子与核研究所以及J-PARC理论中心，通过利用微扰方法中的三环公式，进一步探索了这些异常对核子和介子的质量结构的影响。这项工作具有开放获取性质，发表于《Journal of High Energy Physics》(JHEP) 2019年1期，展示了在量子色动力学理论中的一个关键进展，对于理解强相互作用的基本性质和高能实验数据的理论解析具有重要意义。