无偶EFT与晶格QCD：4He和16O基态性质的精密预测

本文研究了基于无偶（Pionless Effective Field Theory, Pionless EFT）和晶格量子色动力学（Lattice Quantum Chromodynamics, LQCD）的方法来推断氦-4（4 He）和氧-16（16 O）这两种原子核的基本性质。Pionless EFT是一种在低能量尺度下忽略轻子和光子相互作用的有效理论工具，适用于研究核力和强相互作用问题，尤其是在不涉及π介子的情况下。 作者们通过分析16 O的基态，将理论预测扩展到了先前未覆盖的领域。他们利用LQCD提供的精确的核可观察物数据作为输入，对理论进行了重新规范，这有助于理解和量化核系统对夸克质量变化的敏感性。核多体薛定谔方程是通过辅助场扩散蒙特卡洛（Auxiliary Field Diffusion Monte Carlo, AFDMC）技术求解的，这是一种数值模拟方法，能够在量子力学框架下处理复杂的核结构问题。 值得注意的是，本文首次在核量子蒙特卡洛计算中应用了线性优化程序，允许构建包含大量变参数的精确波函数，这在提高计算精度和描述复杂体系的能力上具有重要意义。结果显示，这种方法生成的4 He的结合能与实验数据以及大质子质量的LQCD预测相吻合，验证了理论的有效性。 然而，尽管在低阶项下并未发现16 O存在稳定的四分裂状态，即分裂为四个4 He，但研究者们指出，高阶项可能对16 O的稳定性产生影响，暗示着进一步的理论探索是必要的。这一工作不仅提供了对氦和氧原子核性质的新理解，也为未来在更广泛的核物理学领域，特别是在使用无偶EFT和LQCD进行跨尺度计算方面，设定了新的基准。 这项研究展示了无偶EFT和LQCD结合在核物理中的强大潜力，对于理解原子核的结构和性质，以及探索强相互作用的深层次规律具有重要意义。通过这种交叉领域的研究，科学家们能够深化对基础物理的理解，并为未来的实验设计提供理论指导。