本网讯 近日，中南大学物理学院黄应生副教授，联合芬兰于韦斯屈莱大学及赫尔辛基大学童炫博博士、华南师范大学王昊琳博士，在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表了题为《利用核子能量关联在电子-离子对撞机上探测轻夸克偶极算符》（Nucleon Energy Correlators as a Probe of Light-Quark Dipole Operators at the Electron-Ion Collider）的研究论文。该研究首次提出，深度非弹性散射（DIS）过程中靶碎裂区能量流的方位角不对称性，能够作为探测超出标准模型（BSM）的轻夸克偶极相互作用的全新途径。

基本粒子的偶极矩是探寻超出标准模型新物理的灵敏探针。近年来，有关轻子反常磁矩（如缪子 g-2）和电偶极矩的高精度实验屡获突破，进一步推动了学界对轻夸克部分 BSM 偶极效应的深入探索。目前，以中子电偶极矩测量为代表的低能精密实验虽然已经对轻夸克电偶极作用施加了严格限制，但受标准模型复杂本底的影响，针对轻夸克磁偶极矩的低能约束依然十分薄弱。因此，依托高能对撞机对轻夸克电弱偶极效应开展互补性测量，为全面探寻相关新物理提供了一条重要途径。

DIS过程中利用NEC探测SMEFT轻夸克偶极算符的示意图

在系统探寻高能对撞机上的 BSM 物理时，物理学界广泛采用模型无关的标准模型有效场论（SMEFT）来寻找并参数化实验观测相对标准模型精确预言的微弱偏离。在该框架下，轻夸克偶极相互作用可以被领头阶的量纲六算符统一刻画。然而，对这类算符的精确测量却面临着严峻的挑战：偶极相互作用在物理上必然导致夸克发生手征翻转，使得在传统的对撞机观测量中，偶极相互作用无法与标准模型的振幅在线性阶上干涉，相应的BSM效应只能出现在偶极耦合常数的平方阶。这不仅意味着新物理信号的强度会被严重压低，还会不可避免地引入同阶量纲八算符的污染。

不同电子-离子对撞机（HERA、EIC和LHeC）对偶极算符的68%置信水平预期约束对比

为破解这一难题，该研究创新性地引入了量子色动力学（QCD）前沿的核子能量关联（NEC）。为了有效补偿偶极相互作用引发的手征翻转，该工作在 DIS 过程靶碎裂区专门构造了具有奇手征性的横向极化核子能量关联（Transversity NEC）。这种机制在实验观测中最终会体现为末态能流上特征性的方位角不对称性。进一步的唯象预言指出，在未来的电子-离子对撞机（EIC）实验中，对靶碎裂残骸能流方位角不对称性的直接测量，将能大幅提升对轻夸克偶极算符的探测灵敏度。相比之下，现有的观测方案若要恢复偶极线性干涉效应，往往要求对特定末态强子进行精准甄别，或高度依赖极化核子束流；而基于能流的新方案只需在非极化核子束流下，利用量能器直接测量能量沉积角分布。这种完全单举的机制极大降低了实验复杂度，同时非极化的束流环境也保证了更多的事例数。

这一新方案成功将近年来量子色动力学领域发展迅速的能量关联类观测量引入新物理搜寻，开辟了以能流角关联高灵敏度探寻 EIC 上 TeV 尺度新物理的新方向，对未来在下一代大型加速器上精确检验标准模型、探索未知物理规律具有重要意义。中南大学物理学院为该成果的第一完成单位。该工作得到了国家自然科学基金等相关项目的支持。

（一审：蒋雨容 二审：唐潇珺 三审：韩艳）