長(zhǎng)期從事粒子物理理論和量子場(chǎng)論的研究，迄今發(fā)表SCI論文156篇，其中美國(guó)《物理評(píng)論快報(bào)》（Phys.Rev.Lett.） 8篇，其它國(guó)際重要學(xué)術(shù)刊物130余篇，被他引3500余次。。

曾獲1991年國(guó)務(wù)院政府特殊津貼獎(jiǎng)勵(lì)、1991年國(guó)家教委優(yōu)秀年輕教師基金、1992年國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（自然科學(xué)）、1993年國(guó)家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)、1997年首屆周培源物理獎(jiǎng)、2006年北京大學(xué)鐘盛標(biāo)科研獎(jiǎng)、2009年寶鋼教育基金會(huì)優(yōu)秀教師獎(jiǎng)、2010年教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，多次獲北京大學(xué)優(yōu)秀博士論文指導(dǎo)教師獎(jiǎng)。

李重生共培養(yǎng)研究生32人，其中博士研究生23人，碩士研究生9人。其中多數(shù)學(xué)生畢業(yè)后均前往國(guó)外著名高�；蜓芯繖C(jī)構(gòu)做博士后，這些學(xué)生絕大多數(shù)已回國(guó)并已成為中國(guó)高能物理界的年輕學(xué)術(shù)骨干。迄今，李重生有十多名已畢業(yè)的博士研究生在北大、浙大、上海交大、復(fù)旦大學(xué)、山東大學(xué)等高校以及中國(guó)科學(xué)院高能物理所、中國(guó)科學(xué)院理論物理所等研究機(jī)構(gòu)任職。

一. 發(fā)展量子色動(dòng)力力學(xué)高階計(jì)算方法

量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）是描述自然界中四種基本相互作用之一的強(qiáng)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?nèi)绾螛?gòu)成強(qiáng)子。自上世紀(jì)70年代建立以來(lái)QCD成功地經(jīng)受了大量實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。隨著實(shí)驗(yàn)精度的提高，對(duì)量子色動(dòng)力學(xué)的高精度預(yù)言提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這就要求人們對(duì)量子色動(dòng)力學(xué)的高階效應(yīng)做更加精確的計(jì)算。李重生在發(fā)展量子色動(dòng)力學(xué)的高階效應(yīng)的計(jì)算中進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，做出了一系列在國(guó)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(jì)算末態(tài)不帶色過(guò)程的橫向動(dòng)量分布重求和方法，同時(shí)闡明與傳統(tǒng)CSS框架下橫向動(dòng)量重求和方法之間的關(guān)系，并結(jié)合重夸克有效理論，首次將SCET方法應(yīng)用于末態(tài)帶色有質(zhì)量粒子高能散射過(guò)程的軟膠子效應(yīng)重求和；首次給出了LHC上頂夸克對(duì)產(chǎn)生的橫動(dòng)量重求和的精確預(yù)言，該工作很快被《亞太地區(qū)物理通訊》列為“研究亮點(diǎn)”加以報(bào)道。上述工作均得到了國(guó)際同行的廣泛認(rèn)可和重點(diǎn)引用。

2. 首次提出一種消除紅外發(fā)散的相空間切片法，并結(jié)合軟共線有效理論，在國(guó)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(lǐng)頭階（NNLO)精確預(yù)言，這個(gè)工作發(fā)表后即得到了國(guó)際同行的大量引用，迄今已被引用167次（引文數(shù)來(lái)自美國(guó)SLAC-SPIRES數(shù)據(jù)庫(kù)和SCI檢索結(jié)果,下同），已成為相關(guān)研究的標(biāo)準(zhǔn)引用文獻(xiàn)；首次給出了深度非彈中帶質(zhì)量的粲夸克產(chǎn)生有關(guān)重要觀測(cè)量的QCD次次領(lǐng)頭階(NNLO)精確預(yù)言，該工作的結(jié)果提升了深度非彈實(shí)驗(yàn)中抽取的奇異夸克分布函數(shù)，從而緩解了與從LHC有關(guān)實(shí)驗(yàn)所得到的相應(yīng)結(jié)果之間的尖銳矛盾。這個(gè)工作很快就被美國(guó)專門研究分布函數(shù)的CTEQ合作組重點(diǎn)引用。

二. 發(fā)展用頂夸克觀測(cè)量探索偏離標(biāo)準(zhǔn)模型相互作用的系統(tǒng)方法

自美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室Tevatron于1995年首次發(fā)現(xiàn)頂夸克以來(lái)，已積累大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而歐洲的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）更是頂夸克“工廠”，每年產(chǎn)生巨量的頂夸克事例。由于頂夸克是實(shí)驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)的最重粒子，對(duì)偏離標(biāo)準(zhǔn)模型的相互作用最敏感，故其觀測(cè)量的精確理論預(yù)言對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型和發(fā)現(xiàn)是否存在偏離標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的相互作用，特別是不依賴于具體模型的反常耦合具有特殊意義。實(shí)驗(yàn)和理論界一般認(rèn)為，頂夸克是已知粒子中發(fā)現(xiàn)反常耦合的最好“探針”。李重生90年代初以來(lái)一直從事相關(guān)研究，主要成果為：

1. 首次給出強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)通過(guò)味改變中性流的單頂夸克產(chǎn)生截面在QCD次領(lǐng)頭階（NLO）水平的理論預(yù)言，以及包括了所有階QCD軟膠子效應(yīng)的理論預(yù)言；此外還首次在QCD NLO水平上給出了頂夸克通過(guò)味改變中性流的衰變寬度及分支比以及它們和QCD反常耦合系數(shù)的依賴關(guān)系。上述工作構(gòu)成了從單頂夸克產(chǎn)生到衰變的觀測(cè)量來(lái)系統(tǒng)確定頂夸克反常耦合的理論預(yù)言，它們對(duì)Tevatron和LHC的相關(guān)實(shí)驗(yàn)有指導(dǎo)作用。Tevatron D0實(shí)驗(yàn)組在2007年發(fā)表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果論文中采用了上述結(jié)果。特別是，Tevatron CDF實(shí)驗(yàn)組應(yīng)用李重生等人的結(jié)果得到了頂夸克QCD反常耦合的最新實(shí)驗(yàn)上限以及對(duì)應(yīng)的衰變分支比上限，并在正式發(fā)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(biāo)準(zhǔn)模型主要衰變道NLO QCD修正的完整解析結(jié)果, 該文是國(guó)際上最早的相關(guān)論文之一。該結(jié)果使頂夸克壽命比領(lǐng)頭階估計(jì)增大約10%，這對(duì)實(shí)驗(yàn)的精確測(cè)量具有重要意義；此外，如國(guó)際同行的引文指出，結(jié)果提升了右手流的反常耦合，使之達(dá)到LHC可探測(cè)的水平。該文迄今已被他引126次，包括由國(guó)際幾十位粒子物理學(xué)家組成的“Particle Data Group”編寫(xiě)的《粒子物理評(píng)論》引用。

3. 系統(tǒng)研究頂夸克產(chǎn)生和（稀有）衰變過(guò)程中的超對(duì)稱（SUSY）量子效應(yīng)。包括首次計(jì)算頂夸克標(biāo)準(zhǔn)模型和非標(biāo)準(zhǔn)模型的主要衰變道純(genuine)SUSY量子效應(yīng)。代表性工作有:首次研究頂夸克通過(guò)SUSY圈圖所誘導(dǎo)的最重要的稀有衰變過(guò)程，該文受到國(guó)際同行關(guān)注，迄今已被他引161次；在后續(xù)研究中采用質(zhì)量本征態(tài)嚴(yán)格方法，發(fā)現(xiàn)該分支比可進(jìn)一步放大到LHC可發(fā)現(xiàn)水平。還包括首次研究Tevatron和LHC上頂夸克產(chǎn)生截面的純(genuine)SUSY量子效應(yīng)。這些工作發(fā)展和推動(dòng)了通過(guò)頂夸克的觀測(cè)量來(lái)發(fā)現(xiàn)SUSY的研究。上述工作被國(guó)際同行廣泛引用至今，并在一些實(shí)驗(yàn)和理論家的各種大型聯(lián)合綜述中被多次重點(diǎn)引用。

三. 探索夸克內(nèi)部結(jié)構(gòu)的能量尺度

自上世紀(jì)六十年代夸克模型建立后，理論粒子物理學(xué)家們就開(kāi)始探索各種可能的復(fù)合夸克結(jié)構(gòu)模型。由于復(fù)合夸克的能標(biāo)很高，以當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)水平很難被探測(cè)。隨著歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）運(yùn)行，人們看到了進(jìn)一步探求夸克內(nèi)部結(jié)構(gòu)的希望。給出了任何可能的復(fù)合夸克模型所誘導(dǎo)的LHC上的雙噴注產(chǎn)生過(guò)程的精確理論預(yù)言，并詳細(xì)討論了如何結(jié)合LHC的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出對(duì)應(yīng)的復(fù)合標(biāo)度或者嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)下限。這一結(jié)果對(duì)于實(shí)驗(yàn)家在LHC上尋找夸克的復(fù)合結(jié)構(gòu)很有幫助，進(jìn)而增進(jìn)人們對(duì)深層次物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。上述工作一發(fā)表便立即引起LHC和美國(guó)Tevatron的實(shí)驗(yàn)家們關(guān)注, 有關(guān)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組（D0，LHCb和CMS）均來(lái)信索要了有關(guān)數(shù)值程序。CMS實(shí)驗(yàn)組在發(fā)表的論文中已重點(diǎn)引用了的結(jié)果，從而給出夸克下一層次結(jié)構(gòu)的能量尺度嚴(yán)格下限。CMS 實(shí)驗(yàn)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(yù)言τ輕子半強(qiáng)衰變

τ 輕子半強(qiáng)衰變分支比是檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型最重要精確觀測(cè)量之一，可用于精確測(cè)量QCD耦合常數(shù)，CKM矩陣元等，一直為實(shí)驗(yàn)和理論家重點(diǎn)關(guān)注。李重生和美國(guó)合作者首次給出τ輕子半強(qiáng)衰變分支比的電弱輻射修正的完整解析結(jié)果，該文驗(yàn)證了前人給出的精確到對(duì)數(shù)項(xiàng)的結(jié)果，還給出了其余常數(shù)項(xiàng)的貢獻(xiàn)，并闡明非微擾QCD效應(yīng)可被壓低到1%以內(nèi)。目前實(shí)驗(yàn)對(duì) τ 輕子的半強(qiáng)衰變分支比測(cè)量的相對(duì)精度已高達(dá)0.097% 。該工作 被 ALEPH, Belle、BABAR, CLEO, OPAL、L3 等眾多國(guó)際著名實(shí)驗(yàn)組和同行持續(xù)引用至今，迄今已被他引210余次。2008年 Belle 實(shí)驗(yàn)組應(yīng)用包括該工作在內(nèi)的精確理論預(yù)言，發(fā)現(xiàn)電弱輻射修正是末態(tài)同位旋破壞的主要起源。

五. 首次發(fā)現(xiàn)低能膠子相互作用對(duì)中子電偶極矩貢獻(xiàn)的正確規(guī)律

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、世界著名物理學(xué)家溫伯格教授及合作者于1989年的系列工作發(fā)現(xiàn)，三膠子場(chǎng)強(qiáng)構(gòu)成的CP破壞算符（溫伯格算符）可產(chǎn)生對(duì)中子電偶極矩（NEDM）的貢獻(xiàn)，且QCD演化效應(yīng)大大提高了這種貢獻(xiàn)。溫伯格結(jié)合NEDM的實(shí)驗(yàn)上限值對(duì)粒子物理模型的CP破壞起源定出了很強(qiáng)約束條件, 使得對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型的擴(kuò)展受到苛刻限制，否則將通過(guò)溫伯格算符給出過(guò)大NEDM值而被實(shí)驗(yàn)排除掉。該發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是檢驗(yàn)粒子物理模型的一個(gè)重要依據(jù)，引起國(guó)際高能物理界高度關(guān)注。李重生與美國(guó)合作者對(duì)此做了深入研究，通過(guò)彼此獨(dú)立的計(jì)算，最后得到一致結(jié)果，發(fā)現(xiàn)QCD演化效應(yīng)并非增強(qiáng)而是減弱了對(duì)NEDM的貢獻(xiàn)若干量級(jí)，使得溫伯格算符給出的NEDM值比原來(lái)認(rèn)為的小了若干量級(jí)，從而放寬了對(duì)CP破壞起源的限制，使許多標(biāo)準(zhǔn)模型的擴(kuò)展模型仍然得以生存，如超對(duì)稱模型、左-右對(duì)稱的模型、兩個(gè)希格斯二重態(tài)模型等等。該發(fā)現(xiàn)立即在國(guó)際高能物理界產(chǎn)生了強(qiáng)烈反響，溫伯格教授在加州大學(xué)-圣塔芭芭拉分校（UCSB）理論物理研究所召開(kāi)的學(xué)術(shù)會(huì)議上公開(kāi)肯定了李重生等人結(jié)論的正確性，并在隨后發(fā)表的論文中加以重點(diǎn)引用。在《25屆國(guó)際高能物理大會(huì)》（ICHEP 1990）大會(huì)上，歐洲核子研究中心理論部的國(guó)際著名理論物理學(xué)家Harry N.Nelson在大會(huì)報(bào)告中也作了重點(diǎn)引用，同時(shí)，國(guó)際上許多研究組的同行也分別通過(guò)獨(dú)立的計(jì)算證實(shí)了這一結(jié)論，在2000年出版的溫伯格教授的《量子場(chǎng)論》專著中也專門引用了該工作。李重生等人的這個(gè)工作已成為在標(biāo)準(zhǔn)模型之外的框架下討論CP破壞的標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)，被持續(xù)引用至今�，F(xiàn)在，曾一度被認(rèn)為已排除掉的，如超對(duì)稱等模型已成為L(zhǎng)HC 的重要實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及粒子宇宙學(xué)解釋暗物質(zhì)和正、反物質(zhì)不對(duì)稱性的模型之一。但是通過(guò)溫伯格算符不能產(chǎn)生大于NEDM的實(shí)驗(yàn)上限值，仍然是對(duì)任何CP破壞模型的嚴(yán)格限制，故李重生等人的有關(guān)結(jié)論在確定三膠子場(chǎng)強(qiáng)構(gòu)成的CP破壞算符的QCD演化時(shí)仍將被長(zhǎng)期采用。美國(guó)《科學(xué)家》雜志曾將該文評(píng)為“Hot Paper”（The Scientist 1991，5（8）：15）。在李重生及合作者的隨后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(shù)關(guān)系，從而揭示了溫伯格算符的物理意義，即它是膠子場(chǎng)強(qiáng)的色-電偶極矩。該工作迄今被他引151次。