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威尼斯城所有登入网址:冯旭课题组在格点量子色动力学研究中取得系列重要进展

  量子色动力学(QCD)是研究夸克和胶子之间强相互作用的基本理论。由于强相互作用在低能区的强耦合、非微扰特性,使得微扰解析的计算方法不再适用。格点量子色动力学(格点QCD)凭借超级计算机的助力,为低能QCD提供了一种非微扰的解决方案——通过对QCD系统进行蒙特卡洛模拟,我们能从第一性原理出发得到精确的理论预言与实验进行对比。这在研究核子内部结构、精确检验标准模型等多个方面,都能起到至关重要的作用。

  粒子物理标准模型迄今已经得到了众多精确的检验,而寻找超出标准模型的新物理是当今粒子物理研究的主要目标之一。在高精度前沿,人们通过实验与理论的高精度对比来寻找新物理的迹象。在高阶电弱过程中,由于标准模型的贡献被高阶压低了,新物理的贡献就会被凸显出来。这使得高阶电弱过程成为人们探索新物理的重要实验场。理论上要精确计算高阶电弱过程中的QCD贡献,需要构造复杂的4点关联函数、提取非局域强子矩阵元等,这在格点QCD领域属于全新的开始,也是极富挑战性的工作。

  理论物理研究所冯旭研究员与学生及合作者一起针对光子-W玻色子高阶圈图的计算构建了一套完整的新方法,解决了复杂关联函数计算和分析过程中的一系列技术难题,并通过我国超级计算天津中心的“天河三号原型机”超级计算机和美国阿贡国家实验室的“Mira”超级计算机,在国际上首次完成了对光子-W玻色子圈图的格点计算。从该计算出发,冯旭课题组将pion介子半轻衰变宽度的理论预言精度提高了3倍,这为高精度CKM物理提供了重要的理论信息。

 

 

  这项工作最近发表在《物理评论快报》【Phys. Rev. Lett. 124, 192002 (2020)】。威尼斯城所有登入网址物理学院本科生马鹏翔参与具体的计算和分析工作。冯旭为第一作者兼通讯作者,其他合作者还包括德国美因茨大学M. Gorchtein博士、美国康乃狄格大学靳路昶教授(共同通讯作者)、德国波恩大学C.-Y. Seng博士。该工作得到国家自然科学基金和中国超算天津中心的支持。

  此外,冯旭课题组还利用格点QCD计算了二阶电弱过程的稀有K介子衰变振幅,为实验寻找新物理提供可靠的理论对比;提出了长程核相互作用中宇称破坏的新定理,极大简化了在格点QCD框架下对宇称破坏耦合常数的计算;计算了双pion系统的无中微子双贝塔衰变振幅,为构建从格点QCD到手征有效理论再到多体核理论的无缝衔接完成了关键的第一步。以上工作均发表于《物理评论快报》【Phys. Rev. Lett. 118, 252001 (2017); Phys. Rev. Lett. 120, 181801 (2018); Phys. Rev. Lett. 122, 022001 (2019)】,冯旭为第一作者或通讯作者。

 

  来源:物理学院

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