近日，中国科学院高能物理研究所的刘泽茏副研究员与 CERN 的 P.F.Monni 合作，首次给出了强子对撞机上重夸克两圈软函数的全微分解析结果。为了处理软函数中的快度发散并保留其对末态粒子的完整运动学依赖，作者将“全微分”这一概念应用于重夸克软函数，克服了由5个运动学变量带来的巨大的技术性挑战。该研究成果可直接应用于顶夸克对与 Higgs 或电弱规范玻色子联合产生截面的横动量分布、末态粒子的方位角关联、重夸克对近阈产生的软胶子重求和、重夸克部分子簇射等研究。
该工作的结果与刘泽茏在2022年和另一位合作者给出的重夸克散射振幅的三圈软反常量纲[3]一起为强子对撞机上顶夸克产生的次次次领头大对数(NNNLL)重求和的理论预言提供了必要成分。
该研究以 "Analytical Soft Functions for Heavy-Quark Final States at Hadron Colliders" 为题发表于《物理评论快报》(Phys.Rev.Lett. 136 (2026) 23, 231902)。
作为粒子物理标准模型中质量最大的基本粒子，顶夸克在标准模型的精确检验中扮演着重要的角色。顶夸克对的产生截面和运动学分布的测量是精确抽取强相互作用耦合常数和质子内部部分子分布函数的重要途径。近年来，对撞机上顶夸克对与 Higgs 玻色子或电弱规范玻色子的联合产生过程成为了高能物理学家关注的焦点。它们不仅能直接提取顶夸克与 Higgs 玻色子的汤川耦合及电弱规范相互作用结构，更是探索偏离标准模型预期的新物理的依据。随着大型强子对撞机 (LHC) 上海量顶夸克对的产生，上述过程的测量精度不断提高，迫切需要高精度的理论预言作为比对基准。
描述重夸克与低能胶子相互作用的“软函数”在研究顶夸克对与电弱玻色子联合产生过程中扮演着关键角色。软函数是实现全阶红外对数求和、改善微扰收敛性的必要成分。过去十多年间，S. Catani、M. Czakon 和 M. Grazzini 等多位国际知名的 QCD 专家都对此展开过深入研究。然而以往的研究成果均有局限性：软函数对重夸克、色单态玻色子以及软胶子三者之间的相对方位角的完整依赖并未得到，并且无法通过解析延拓来适配除横动量分布以外的其它观测量。
