格点 QCD 中的多π介子态与带电π介子凝聚

我们在晶格间距约为 0.125 fm 的动力学混合行动格点 QCD 中，针对四种不同的轻夸克质量值，计算了空间体积 V ~ (2.5 fm)^3 内包含多达十二个 $\pi^+$ 的系统的基态能量。每个基态均观测到清晰的信号，使得通过对包含不同数量 $\pi^+$ 的系统进行关联分析，能够精确提取 $\pi^+\pi^+$ 散射长度和 $\pi^+\pi^+\pi^+$ 相互作用。提取的 $\pi^+\pi^+$ 散射长度与仅从 $\pi^+\pi^+$ 系统得出的结果一致。此处研究的大量系统显著增强了我们早期工作中提出的论点，并明确证实了低能 $\pi^+\pi^+\pi^+$ 相互作用的存在。利用我们的数值结果研究了 $\pi^+$ 气体的状态方程，这些系统的同位旋化学势的密度依赖性与领头阶手征微扰理论的理论预期吻合良好。研究发现，在较轻的π介子质量下，$\pi^+\pi^+\pi^+$ 相互作用对化学势有显著贡献。本工作的一个重要技术方面是证明了必须使用高于双精度的精度进行传播子收缩，以提取正确结果。