高圈自动化计算及重夸克偶素物理研究

As the measurement precision increases, it becomes urgent to include the higher-order terms in the perturbation theory, and it causes enormous progress in multi-loop calculations, and a series of import processes in heavy quarkonium have been computed to the next-to-next-to-leading order. The computation technique in multi-loop calculations will be grouped and extended in this project, and will be applied in a series of processes involving heavy quarkonium production or decay which will be very interesting theoretically and experimentally, the following processes will be studied in this project, the next-to-next-to-leadin-order(NNLO) correction to double charmonium production at B factory, radiative and relativistic correction to J/Psi decay into light hadrons, and so on, the production of Higgs and Z boson at CEPC will also be explored; Another highlight of this project is automated calculation in higher-order correction to fragmentation function of heavy quarkonium, by extending the current Qgraf package to generate the Feynman diagrams and amplitudes involving Wilson lines automatically, so it can be used in the higher corrections to the fragmentation function of gluon to heavy quarkonium, the NNLO correction to the fragmentation function of gluon to J/psi and so on will be considered in this project.

随着实验测量精度的不断提高，在理论方面迫切需要计算微扰展开的高阶项，这促使近年来圈图计算技术有了突飞猛进的发展，在重夸克偶素研究方面，一系列重要过程被计算到了次次领头阶精度。本项目拟在组合并拓展现有的高圈自动化计算技术，并将其运用到一系列理论和实验都非常感兴趣的、包含重夸克偶素产生或衰变的过程，其中包括首次计算B工厂上双粲夸克偶素产生过程的次次领头阶修正、J/Psi衰变到轻强子过程的辐射和相对论联合修正等，并尝试研究CEPC上Higgs粒子+Z玻色子产生过程的高阶电弱修正问题；自动化计算重夸克偶素碎裂函数的高阶修正是本项目的另外一大亮点，通过对现有Qgraf程序的拓展，使其自动生成包含Wilson线的费曼图和费曼振幅，并将其用于胶子到重夸克偶素碎裂函数的高阶修正研究中，其中包括首次计算胶子到J/Psi碎裂函数的次次领头阶修正等一系列过程无关的重要物理量。

重夸克偶素是由一对重的正反夸克构成的强子，被誉为强相互作用中的“氢原子”，对于研究强相互作用中微扰和非微扰性质具有重要作用。近年来，圈图高阶计算获得了迅速发展，已成为高能物理领域一个重要的发展方向。本项目组合并拓展了现有的高圈自动化计算技术，研究了一系列理论和实验都非常感兴趣的、包含重夸克偶素产生或衰变的过程，主要包括J/Psi衰变到轻强子过程的辐射和相对论联合修正，B工厂上双粲夸克偶素产生过程的次次领头阶修正，以及胶子到重夸克偶素等一系列过程无关的碎裂函数的研究等。全重四夸克态自近年来被实验发现后，一直都是理论研究的前言热点问题，本项目在非相对论量子色动力学的框架下，对一系列全重四夸克态相关过程进行了详细的研究，主要包括B工厂上全重四夸克态的单举、遍举产生过程，LHC上通过碎裂机制研究全重四夸克态等。