夸克与胶子之间的相互作用强度

现代粒子物理实验，例如位于 CERN 的大型强子对撞机 (LHC)，关键取决于用已知的基本力对散射过程进行精确描述。这受限于我们目前对强核力的理解，后者由夸克与胶子之间的强耦合 $\alpha_s$ 来量化。将 $\alpha_s$ 与实验联系起来是一项重大挑战，因为强相互作用导致夸克和胶子被禁闭在强子束缚态内部。然而在高能下，强相互作用变弱（“渐近自由”），从而可以进行耦合的幂次展开。试图将这两种状态联系起来的尝试通常以这样或那样的方式依赖于对束缚态问题的建模。利用时空格子上量子色动力学第一性原理表述的大规模数值模拟，我们以前所未有的精度对 $\alpha_s$ 进行了不依赖于模型的确定。其不确定度约为所有其他结果总和的一半，主要源自统计 Monte Carlo 评估，并具有明确的概率解释。$\alpha_s$ 的结果描述了很宽能量范围内的大量物理现象。如果将其作为输入信息，通过消除一个重要的理论不确定度来源，它将能够显著改进许多高能实验的分析。这将增加揭示未知物理学微小效应的可能性，并实现对标准模型的严格精度检验。总之，这一结果提升了 LHC 及未来对撞机的发现潜力，且本工作中开发的方法为未来实现更高精度铺平了道路。