格点量子色动力学中的质子-质子聚变与氚β衰变

决定$pp\to d e^+ \nu$聚变截面的核矩阵元以及贡献于氚$\beta$衰变的Gamow-Teller矩阵元首次通过格点量子色动力学（QCD）计算。利用背景场方法的一种新实现，这些量在夸克质量的SU(3)味对称值处计算，对应于介子质量$m_\pi$ ~ 806 MeV。氚中的Gamow-Teller矩阵元在这些夸克质量下为0.979(03)(10)，处于实验值的$2\sigma$范围内。假设矩阵元的短程关联双核子贡献（介子交换流）仅温和依赖于夸克质量（如类似的磁相互作用所见），计算得到的$pp\to d e^+ \nu$跃迁矩阵元在物理夸克质量处给出的聚变截面与其当前公认值一致。此外，无π有效场论的主导双核子轴矢反项在由物理介子质量设定的重整化标度下被确定为$L_{1,A}=3.9(0.1)(1.0)(0.3)(0.9)\ {\rm fm}^3$，也与公认的现象学范围相符。该工作具体表明，少核子系统中的弱跃迁振幅可直接从基本的夸克和胶子自由度研究，并为后续探究核物理中许多重要量开辟了道路。