格点 QCD+QED 中的轻介子轻子衰变率

我们首次在格点上计算了 $\pi^+ \to \mu^+ \nu[\gamma]$ 和 $K^+ \to \mu^+ \nu[\gamma]$ 轻子衰变率的主导电磁（e.m.）和强同位旋破坏修正。结果使用欧洲 Twisted Mass 合作组生成的具有 $N_f = 2 + 1 + 1$ 动力学夸克的规范系综得到。衰变率的相对主导阶电磁与强同位旋破坏修正为：$\pi_{\mu 2}$ 衰变 1.53(19)\%， $K_{\mu 2}$ 衰变 0.24(10)\%。利用 $\pi_{\mu 2}$ 和 $K_{\mu 2}$ 衰变率的实验值以及同位旋对称 QCD 中介子和 kaon 衰变常数的更新格点 QCD 结果，我们得到 Cabibbo-Kobayashi-Maskawa 矩阵元 $| V_{us}| = 0.22538(46)$，将粒子数据组综述中的相应不确定性降低了约 $1.8$ 倍。我们对 $|V_{us}|$ 的计算也允许精确确定第一行 CKM 幺正关系 $| V_{ud}|^2 + | V_{us}|^2 + | V_{ub}|^2 = 0.99988(46)$。本文的理论进展包括详细讨论如何在完整 QCD+QED 理论中定义 QCD，以及一种改进的重整化流程，其中裸格点算符被非微扰地重整化到（修正的）正则化无关动量减除方案，随后在 $O(\alpha_{em}\alpha_s(M_W))$ 阶微扰匹配到适用于这些计算的 W-正则化方案。