2026年10月21日，北京大学物理学院学术论坛（第七十七讲）在物理学院西301报告厅成功举办。本次论坛特邀上海交通大学李政道研究所鸿文讲席教授、暗物质物理全国重点实验室常务副主任季向东作“追光之旅——从爱因斯坦的思想实验到质子的内部世界”的学术报告。北京大学物理学院冯旭教授担任主持。
冯旭主持
季向东作报告
“如果追上一束光，你会看到什么？”爱因斯坦在少年时期的这一思想实验，为狭义相对论的诞生提供了重要启发。随着相对论与量子理论的发展，如何描述物质在接近光速时的量子行为，成为物理学家持续探索的问题。高速运动的质子便是一个重要的研究对象。质子由夸克和胶子组成，它们如何分担质子的动量可以用部分子分布函数（PDF）来描述。这些分布是理解高能碰撞过程的重要基础。然而，从描述强相互作用的量子色动力学（QCD）出发直接计算 PDF，却面临很大困难。由于 PDF 涉及光锥上的量子关联，而常规格点 QCD 只能在欧氏时空中进行计算，因此难以求得完整的 PDF。如何克服这一困难，从基本理论出发揭示高速运动质子的内部结构，长期以来一直是一个重要的理论难题。
在报告中，季向东以“追光之旅”为线索，回顾了狄拉克、温伯格、费曼和威尔逊等人对高速运动物质体系的探索。威尔逊提出的格点 QCD 为强相互作用的非微扰计算提供了重要工具，但如何利用它计算光锥上的 PDF 仍面临较大困难。在威尔逊关于临界现象的重整化群理论启发下，季向东提出了大动量有效场理论（LaMET）。这一理论将无穷大动量的极限类比为临界点，从有限而较大的动量出发建立了通向这一极限的计算方法，为利用格点 QCD 计算高速运动质子的内部结构提供了途径。
在此基础上，季向东进一步介绍了 LaMET 的计算方法和有关应用。通过选取光锥附近的类空间隔，并进行适当的参考系变换，可将相应的关联写成大动量质子中的等时关联，再利用格点 QCD 进行计算。经过重整化和理论匹配，并处理有限动量带来的修正后，就可以将这些结果与光锥上的 PDF 联系起来。季向东还以夸克的动量分布和胶子对质子自旋的贡献为例，展示了这一方法的应用。部分计算结果与实验分析较好吻合，为方法的可行性提供了支持。
谈及未来，季向东展望了从 QCD 出发预言高能碰撞结果的前景，并介绍了质子三维成像的研究目标。夸克和胶子的位置与动量之间的关联，将为理解质子的角动量等性质提供更丰富的信息。美国 EIC 和中国 EicC 电子离子对撞机计划，为这些问题的研究带来了新的机遇。他同时指出，这是一项需要长期投入的研究工作，有赖于理论与实验的紧密配合以及深入的国际合作。报告最后，他还邀请在场老师和同学加入相关研究。
在互动环节，季向东与在场师生围绕无穷大动量极限与临界现象的联系、质子内部的力与夸克禁闭、位置与动量联合分布的量子力学含义，以及 LaMET 的适用条件等议题展开深入交流，现场学术氛围浓厚。
现场互动
论坛最后，冯旭为季向东颁发纪念证书，感谢他精彩的学术演讲。
本期论坛线上、线下同步进行，通过蔻享学术平台同步直播，累计吸引观众逾6000人次在线观看。北京大学物理学院理论物理研究所赵光达院士、宋慧超教授、马滟青教授、朱华星教授、舒菁教授、王一男研究员、阮善明研究员，技术物理系冒亚军教授、杨振伟教授、张艳席研究员，凝聚态物理与材料物理研究所李新征教授等现场出席报告会。
冯旭向季向东颁发纪念证书
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报告人简介
季向东，上海交通大学李政道研究所鸿文讲席教授，暗物质物理全国重点实验室常务副主任。1987年获Drexel大学博士学位，曾在加州理工学院、麻省理工学院和马里兰大学任职。
季向东主要从事量子色动力学（QCD）与核子结构的理论研究。他引进了“推广部分子分布函数”（GPD）描写质子的三维结构，并用其研究核子的质量、自旋和力学性质；发现并命名了一类新的物理过程——深虚康普顿散射（DVCS）——用于质子成像，该过程已得到实验证实，并成为下一代电子离子对撞机（EIC、EicC）的主要物理目标之一。
他提出的大动量有效场理论（LaMET）开创了用强相互作用第一性原理（格点QCD）计算费曼部分子分布函数和核子光速运行性质的新领域。2009年起，他在上海交通大学开创锦屏地下实验室PandaX暗物质与中微子液氙探测实验，推动我国液氙暗物质直接探测进入国际前沿，多次取得国际领先的实验成果。获得的奖项和荣誉包括美国物理学会会士、德国洪堡研究奖（Humboldt Research Award）、美国杰弗森科学协会杰出核物理学家奖、美国物理学会Herman Feshbach奖、教育部自然科学一等奖、上海交通大学睿远科技大奖之数学和物质科学奖等。
北京大学物理学院学术论坛
北京大学物理学院学术论坛创办于2020年9月，邀请国内外高校和研究机构高层次科技创新领军学者就物理学及相关领域的基础前沿探索、关键技术突破和热点问题等做学术演讲，旨在推进高质量学术交流，促进学科交叉融合和开拓新兴特色方向研究，培养具有科学精神、全球视野、创新能力、批判性思维的优秀青年人才。
