李重生檢視原始碼討論檢視歷史

李重生
原圖鏈接 圖片來源百科 北京大學教授，博士生導師
出生	重慶市
國籍	中國
職業	教育科研工作者

李重生，男。生於重慶市，籍貫湖北荊門，北京大學物理學院二級教授，理論物理專業博士生導師。曾任北京大學物理學院學位委員會委員、中國高能物理學會理事、常務理事、周培源基金會理事。

教學：

本科課程-量子力學，研究生課程-量子規範場論。

人物經歷

李重生，男。北京大學物理學院理論物理研究所教授，理論物理專業博士生導師。長期從事粒子物理理論研究，特別是標準模型的精確檢驗和超出標準模型的新物理的探索。

研究方向

微擾QCD和對撞機物理，標準模型精確檢驗和新物理探索，量子色動力學和對撞機物理，頂夸克物理和希格斯物理，味物理和CP破壞，粒子宇宙學。

承擔的科研項目：曾先後參加國家科委的理論物理攀登計劃項目「九十年代理論物理學重大前沿課題」及「面向21世紀理論物理學重大前沿課題」 的研究，主持或作為主要成員參加多項國家基金委自然科學基金面上項目、重點項目的有關課題研究，並連續三次作為國家自然科學基金委員會「量子色動力學和強子物理」創新團隊成員（2005-2013）承擔研究任務。

代表性科研工作簡介

一. 發展量子色動力力學高階計算方法

量子色動力學（QCD）是描述自然界中四種基本相互作用之一的強相互作用的理論，它解釋了夸克和膠子之間的相互作用，以及它們如何構成強子。自上世紀70年代建立以來QCD成功地經受了大量實驗的檢驗。隨着實驗精度的提高，對量子色動力學的高精度預言提出了更加嚴峻的挑戰。這就要求人們對量子色動力學的高階效應做更加精確的計算。李重生在發展量子色動力學的高階效應的計算中進行了深入系統的研究，做出了一系列在國際上有重要影響的研究工作。其中代表性成果如下：

1. 首次提出在軟-共線有效理論（SCET）中計算末態不帶色過程的橫向動量分布重求和方法，同時闡明與傳統CSS框架下橫向動量重求和方法之間的關係，並結合重夸克有效理論，首次將SCET方法應用於末態帶色有質量粒子高能散射過程的軟膠子效應重求和；首次給出了LHC上頂夸克對產生的橫動量重求和的精確預言，該工作很快被《亞太地區物理通訊》列為「研究亮點」加以報道。上述工作均得到了國際同行的廣泛認可和重點引用。

2. 首次提出一種消除紅外發散的相空間切片法，並結合軟共線有效理論，在國際上首次給出頂夸克衰變寬度及微分衰變寬度的QCD次次領頭階（NNLO)精確預言，這個工作發表後即得到了國際同行的大量引用，迄今已被引用167次（引文數來自美國SLAC-SPIRES數據庫和SCI檢索結果,下同），已成為相關研究的標準引用文獻；首次給出了深度非彈中帶質量的粲夸克產生有關重要觀測量的QCD次次領頭階(NNLO)精確預言，該工作的結果提升了深度非彈實驗中抽取的奇異夸克分布函數，從而緩解了與從LHC有關實驗所得到的相應結果之間的尖銳矛盾。這個工作很快就被美國專門研究分布函數的CTEQ合作組重點引用。

二. 發展用頂夸克觀測量探索偏離標準模型相互作用的系統方法

自美國費米實驗室Tevatron於1995年首次發現頂夸克以來，已積累大量實驗數據，而歐洲的大型強子對撞機（LHC）更是頂夸克「工廠」，每年產生巨量的頂夸克事例。由於頂夸克是實驗已發現的最重粒子，對偏離標準模型的相互作用最敏感，故其觀測量的精確理論預言對實驗進一步檢驗標準模型和發現是否存在偏離標準模型預言的相互作用，特別是不依賴於具體模型的反常耦合具有特殊意義。實驗和理論界一般認為，頂夸克是已知粒子中發現反常耦合的最好「探針」。李重生90年代初以來一直從事相關研究，主要成果為：

1. 首次給出強子對撞機通過味改變中性流的單頂夸克產生截面在QCD次領頭階（NLO）水平的理論預言，以及包括了所有階QCD軟膠子效應的理論預言；此外還首次在QCD NLO水平上給出了頂夸克通過味改變中性流的衰變寬度及分支比以及它們和QCD反常耦合係數的依賴關係。上述工作構成了從單頂夸克產生到衰變的觀測量來系統確定頂夸克反常耦合的理論預言，它們對Tevatron和LHC的相關實驗有指導作用。Tevatron D0實驗組在2007年發表的實驗結果論文中採用了上述結果。特別是，Tevatron CDF實驗組應用李重生等人的結果得到了頂夸克QCD反常耦合的最新實驗上限以及對應的衰變分支比上限，並在正式發表論文中向李重生致謝:

"The authors express their gratitude to Chong Sheng Li of Peking University for very useful communication and for providing a new calculation of FCNC top-quark branching ratios in a very timely fashion."

2. 給出了頂夸克標準模型主要衰變道NLO QCD修正的完整解析結果, 該文是國際上最早的相關論文之一。該結果使頂夸克壽命比領頭階估計增大約10%，這對實驗的精確測量具有重要意義；此外，如國際同行的引文指出，結果提升了右手流的反常耦合，使之達到LHC可探測的水平。該文迄今已被他引126次，包括由國際幾十位粒子物理學家組成的「Particle Data Group」編寫的《粒子物理評論》引用。

3. 系統研究頂夸克產生和（稀有）衰變過程中的超對稱（SUSY）量子效應。包括首次計算頂夸克標準模型和非標準模型的主要衰變道純(genuine)SUSY量子效應。代表性工作有:首次研究頂夸克通過SUSY圈圖所誘導的最重要的稀有衰變過程，該文受到國際同行關注，迄今已被他引161次；在後續研究中採用質量本徵態嚴格方法，發現該分支比可進一步放大到LHC可發現水平。還包括首次研究Tevatron和LHC上頂夸克產生截面的純(genuine)SUSY量子效應。這些工作發展和推動了通過頂夸克的觀測量來發現SUSY的研究。上述工作被國際同行廣泛引用至今，並在一些實驗和理論家的各種大型聯合綜述中被多次重點引用。

三. 探索夸克內部結構的能量尺度

自上世紀六十年代夸克模型建立後，理論粒子物理學家們就開始探索各種可能的複合夸克結構模型。由於複合夸克的能標很高，以當時的實驗水平很難被探測。隨着歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（LHC）運行，人們看到了進一步探求夸克內部結構的希望。給出了任何可能的複合夸克模型所誘導的LHC上的雙噴注產生過程的精確理論預言，並詳細討論了如何結合LHC的實驗結果給出對應的複合標度或者嚴格的實驗下限。這一結果對於實驗家在LHC上尋找夸克的複合結構很有幫助，進而增進人們對深層次物質結構的認識。上述工作一發表便立即引起LHC和美國Tevatron的實驗家們關注, 有關的幾個實驗組（D0，LHCb和CMS）均來信索要了有關數值程序。CMS實驗組在發表的論文中已重點引用了的結果，從而給出夸克下一層次結構的能量尺度嚴格下限。CMS 實驗組為此在論文中專門向李重生等人致謝：

「We would like to thank J. Gao, C.-S. Li, J. Wang, C.-P. Yuan, and H.-X. Zhu for useful discussions and for providing the program to calculate the contact interaction predictions with NLO QCD corrections.」

四. 精確理論預言τ輕子半強衰變

τ 輕子半強衰變分支比是檢驗標準模型最重要精確觀測量之一，可用於精確測量QCD耦合常數，CKM矩陣元等，一直為實驗和理論家重點關注。李重生和美國合作者首次給出τ輕子半強衰變分支比的電弱輻射修正的完整解析結果，該文驗證了前人給出的精確到對數項的結果，還給出了其餘常數項的貢獻，並闡明非微擾QCD效應可被壓低到1%以內。目前實驗對 τ 輕子的半強衰變分支比測量的相對精度已高達0.097% 。該工作 被 ALEPH, Belle、BABAR, CLEO, OPAL、L3 等眾多國際著名實驗組和同行持續引用至今，迄今已被他引210餘次。2008年 Belle 實驗組應用包括該工作在內的精確理論預言，發現電弱輻射修正是末態同位旋破壞的主要起源。

五. 首次發現低能膠子相互作用對中子電偶極矩貢獻的正確規律

諾貝爾獎獲得者、世界著名物理學家溫伯格教授及合作者於1989年的系列工作發現，三膠子場強構成的CP破壞算符（溫伯格算符）可產生對中子電偶極矩（NEDM）的貢獻，且QCD演化效應大大提高了這種貢獻。溫伯格結合NEDM的實驗上限值對粒子物理模型的CP破壞起源定出了很強約束條件, 使得對標準模型的擴展受到苛刻限制，否則將通過溫伯格算符給出過大NEDM值而被實驗排除掉。該發現被認為是檢驗粒子物理模型的一個重要依據，引起國際高能物理界高度關注。李重生與美國合作者對此做了深入研究，通過彼此獨立的計算，最後得到一致結果，發現QCD演化效應並非增強而是減弱了對NEDM的貢獻若干量級，使得溫伯格算符給出的NEDM值比原來認為的小了若干量級，從而放寬了對CP破壞起源的限制，使許多標準模型的擴展模型仍然得以生存，如超對稱模型、左-右對稱的模型、兩個希格斯二重態模型等等。該發現立即在國際高能物理界產生了強烈反響，溫伯格教授在加州大學-聖塔芭芭拉分校（UCSB）理論物理研究所召開的學術會議上公開肯定了李重生等人結論的正確性，並在隨後發表的論文中加以重點引用。在《25屆國際高能物理大會》（ICHEP 1990）大會上，歐洲核子研究中心理論部的國際著名理論物理學家Harry N.Nelson在大會報告中也作了重點引用，同時，國際上許多研究組的同行也分別通過獨立的計算證實了這一結論，在2000年出版的溫伯格教授的《量子場論》專著中也專門引用了該工作。李重生等人的這個工作已成為在標準模型之外的框架下討論CP破壞的標準文獻，被持續引用至今。現在，曾一度被認為已排除掉的，如超對稱等模型已成為LHC 的重要實驗目標及粒子宇宙學解釋暗物質和正、反物質不對稱性的模型之一。但是通過溫伯格算符不能產生大於NEDM的實驗上限值，仍然是對任何CP破壞模型的嚴格限制，故李重生等人的有關結論在確定三膠子場強構成的CP破壞算符的QCD演化時仍將被長期採用。美國《科學家》雜誌曾將該文評為「Hot Paper」（The Scientist 1991，5（8）：15）。在李重生及合作者的隨後論文中還證明了從溫伯格算符所抽取的自旋矩陣滿足Lorentz群生成元代數關係，從而揭示了溫伯格算符的物理意義，即它是膠子場強的色-電偶極矩。該工作迄今被他引151次。

主要成就

在精確檢驗標準模型和探索標準模型之外新物理方面進行了系統研究，迄今發表論文151篇，其中美國《物理評論快報》7篇，其它國際重要學術刊物120餘篇，多篇論文被包括歐洲核子聯合研究中心大型強子對撞機(LHC)和美國費米實驗室對撞機Tevatron的多個國際大型高能物理實驗組以及諾貝爾獎獲得者溫伯格等世界著名科學家多次重點引用。曾獲1991年國務院政府特殊津貼，1992年國家教委科技進步一等獎、1993年國家自然科學三等獎、1997年首屆周培源物理獎，2010年教育部自然科學一等獎。迄今培養了17位博士和9位碩士，其中博士畢業生畢業後多數到美歐等著名大學和國家實驗室做博士後，現多位已回國，成為高能物理界年輕學術骨幹。

代表性論文

1 Transverse momentum resummation in soft-collinear effective theory。Yang Gao, Chong Sheng Li, Jian Jun Liu。Phys.Rev. D72 (2005) 114020, e-Print:arXiv:0501229[hep-ph]。

2 Transverse-momentum resummation for top-quark pairs at hadron colliders。Hua Xing Zhu, Chong Sheng Li, Hai Tao Li, Ding Yu Shao, Li Lin Yang。Phys.Rev.Lett. 110 (2013) 082001, e-Print: arXiv:1208.5774 [hep-ph]。

3 Top Quark Decay at Next-to-Next-to Leading Order in QCD。Jun Gao， Chong Sheng Li, Hua Xing Zhu。Phys.Rev.Lett. 110 (2013) 042001, e-Print: arXiv:1210.2808 [hep-ph]。

4 QCD corrections to t→W+b。Chong Sheng Li, Robert J. Oakes, Tzu Chiang Yuan。Phys.Rev. D43 (1991) 3759。

5 Search for anomalous top quark production at the early LHC。Jun Gao, Chong Sheng Li, Li Lin Yang, Hao Zhang。Phys.Rev.Lett. 107 (2011) 092002, e-Print: arXiv:1104.4945 [hep-ph]。

6 Next-to-leading order QCD corrections to the top quark decay via model-independent FCNC couplings。Jia Jun Zhang, Chong Sheng Li, Jun Gao, Hao Zhang, Zhao Li, C.-P. Yuan, Tzu-Chiang Yuan。Phys.Rev.Lett. 102 (2009) 072001, e-Print: arXiv:0810.3889 [hep-ph]。

7 Top Quark Forward-Backward Asymmetry and Same-Sign Top Quark Pairs。Edmond L. Berger, Qing-Hong Cao , Chuan-Ren Chen, Chong Sheng Li, Hao Zhang。Phys. Rev. Lett. 106, 201801,e-Print:arXiv:1101.5625[hep-ph]。

8 Next-to-leading QCD effect to the quark compositeness search at the LHC。。Jun Gao, Chong Sheng Li, Jian Wang, Hua Xing Zhu, C.-P. Yuan。Phys.Rev.Lett. 106 (2011) 142001，e-Print: arXiv:1101.4611 [hep-ph]。

9 The Evolution of Weinberg's Gluonic CP Violation Operator。Eric Braaten, Chong-Sheng Li, Tzu-Chiang Yuan。Phys.Rev.Lett. 64 (1990) 1709。

10 Electroweak radiative corrections to the semihadronic decay rate of the tau lepton。Eric Braaten, Chong-Sheng Li。Phys.Rev. D42 (Rapid Communications) (1990) 3888。