近日，北京航空航天大学物理学院耿立升教授团队及其国际合作者在强相互作用力的本质研究中取得重要进展。相关结果以“不同反应道对反K介子-核子共振散射过程的约束（Cross-channel constraints on resonant antikaon-nucleon scattering）”为题，于2023年2月17日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。论文链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.071902

对低能区强子-强子相互作用图像的深入理解，是现代理论物理研究中最为重要的课题之一。相关研究不仅有助于进一步理解强相互作用力的本质，而且可以为检验基本对称性乃至寻找超出标准模型的新物理提供新的思路。重子-介子散射过程不仅本身蕴含的丰富物理现象（如重子谱），而且与基态重子的sigma项密切相关，而后者对于暗物质直接探测（如中国的CDEX和PandaX合作组在锦屏深地实验室开展的实验）至关重要。此外，SU(3)味道空间的重子-介子相互作用与中子星状态方程直接相关，因而与引力波物理有密切联系。目前，国际上许多大型实验设施如J-PARC，J-Lab，FAIR等都在开展或计划开展相关的实验研究。

然而，截止目前，理论物理学家尚不能对低能区不同奇异数重子-介子相互作用给出统一的描述。一个典型的例子是重子-介子散射过程中的重子共振态，Λ(1405)。这个共振态不能被传统夸克模型所描述，但可以被解释成KbarN分子态，并且具有独特的双极点结构，被认为是第一个现代意义的“奇特强子态”，因而吸引了理论物理学家的广泛关注。

该研究发展协变重子手征微扰理论，系统计算了直到次次零头阶的赝标介子与八重态重子相互作用的散射振幅，同时对πN和KN散射数据进行了分析，发现理论能够很好描述实验数据。在此基础上，考虑到KbarN系统中显著的非微扰效应，提出在协变手征有效理论的框架内，同时考虑微扰和非微扰过程，利用所有反应道的重子-介子散射数据对相互作用进行约束，得到了首个全局的次次领头阶协变重子-介子散射振幅。

该研究首次实现了对不同奇异数重子-介子散射过程的统一、自洽、微观描述，进一步确认了Λ(1405)的双峰结构，精确地提取了其质量和宽度，预言其存在同位旋伙伴态（与随后发表的日本Belle合作组的实验数据一致），证明了协变手征有效场论在SU(3)味道空间的普适性，深化了对SU(3)味道对称性及其破缺的认识，揭示了洛伦兹对称性的重要性。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目No. 11735003的资助。北航空间与环境学院陆俊旭博士为第一作者，物理学院耿立升教授为通讯作者，合作者包括美国乔治华盛顿大学的Michael Doering教授以及德国美因茨大学的Maxim Mai博士。

Figure1本研究中构建的协变重子-介子散射振幅对不同奇异数S=1，0，-1（分别对应图a，b，c）的散射数据的描述效果。图d展示了本研究中得到的Λ(1405)双峰结构。