三体散射和三体衰变的研究在粒子物理和核物理领域具有十分重要的意义，这类问题也是该领域非常棘手和困难的问题，特别是当三体之间涉及非微扰的强相互作用时更是如此。这方面典型的例子如ω介子衰变到三个π介子的过程。由于涉及到低能强相互作用，该过程一直缺乏基于格点量子色动力学第一性原理计算的理解。

近日，世界杯预选赛买球理论物理研究所刘川教授课题组与德国波恩大学以及中国科学院近代物理研究所的研究人员对这一问题开展了联合攻关，取得了重要进展。他们利用中国格点合作组(China Lattice QCD, CLQCD)最近产生的一系列组态，结合格点量子色动力学的三体有限体积理论方法和有效场论方法，系统研究了这一三体衰变，首次给出了与实验结果兼容的第一性原理计算的解释。这一重要成果最近以“格点量子色动力学中的ω介子“（ω meson from lattice QCD）为题，发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters) 并被选为编辑推荐文章(Editor’s Suggestion)。该工作为后续运用类似方法研究大量存在于强子物理和核物理领域，但仍未获解释的其他三体共振态提供了全新的可能。

图：ω介子的谱性质（质量和半宽度）可以用ω介子在复能量平面上的极点位置标记。该性质是通过考察三个π介子在一个有限体积中的散射来确定的(左上角的两个包含格点示意图标，其中的三个圆点代表三个π介子)。蓝色的带子则示意了按照有效场论进行无穷体积和π质量外推到物理点的情况。带子左上角的两个蓝色椭圆都是在有限体积下计算的极点位置；带子右下角的两个椭圆则代表了外推到物理点的位置，实验结果由绿色的点给出。

世界杯预选赛买球2021级博士生燕浩波为该论文第一作者，刘川为共同通讯作者。该工作获得了国家基金委重大项目“基于国产超算的格点量子色动力学关键科学问题研究”以及中德合作项目“强相互作用量子色动力学对称性及其物质结构”等基金的资助。

论文原文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.211906