[論文レビュー] B-physics from the ratio method with Wilson twisted mass fermions

N. Carrasco, P. Dimopoulos+11 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、Nf=2のウィルソンねじれ歪みフェルミオンを用いた比法により、ボトムクォーク質量、B中間子の崩壊定数、およびバッグパラメータの高精度な格子QCD決定を提示する。改善されたインターポーラー演算子を用い、複数の格子間隔にわたる外挿を連続極限にまで行うことで、系 pursuing 不確かさを高精度に制御し、fB = 197(10) MeV、fBs/fB = 1.19(5)、Bs¯MS = 0.90(5) の結果が得られた。Bd¯MS については予備的な結果として 0.87(5) が得られた。

ABSTRACT

We present a precise lattice QCD determination of the b-quark mass, of the B and Bs decay constants and first preliminary results for the B-mesons bag parameter. Simulations are performed with Nf = 2 Wilson twisted mass fermions at four values of the lattice spacing and the results are extrapolated to the continuum limit. Our calculation benefits from the use of improved interpolating operators for the B-mesons and employs the so-called ratio method. The latter allows a controlled interpolation at the b-quark mass between the relativistic data around and above the charm quark mass and the exactly known static limit.

研究の動機と目的

• 標準模型の厳密な検証に必要な1%レベルの不確かさを、B物理学の行列要素にまで低減すること。
• 最適化されたインターポーラー演算子を用いて、重い-軽いB中間子系における基底状態への投影を改善すること。
• μh ≈ 2.5μc の重いクォーク質量範囲を拡大し、bクォーク領域によりよくアクセスすること。
• 相対論的および静的bクォーク極限の間で制御された補間が可能な比法を適用すること。
• 4つの格子間隔を用いた連続極限への信頼できる外挿を実現するため、改善されたスミアリング技術を用いること。

提案手法

• 木段階で改善されたシマンジックゲージ作用法と最大ねじれを用いた、Nf=2の動的ウィルソンねじれ歪みフェルミオンを用い、離散化効果を低減する。
• ガウススミアリングを施した源・ sink を用い、変動源 Φ(ω) = ωΦS + (1−ω)ΦL を含むことで、基底状態への重ね合わせを向上させる。
• 相対論的bクォークデータと静的極限の間を補間するための比法を適用し、1/μh における制御された外挿を可能にする。
• chiralおよび連続極限の外挿を安定化させるために、[fBs/fBl]·[fsl/fKexp] といった二重比を用いる。
• 修正された比 ωq(μh,λ) を用いて、1/log(μh)補正を非摂動的に除去することで、重いクォーク質量スケーリングを改善する。
• 連続極限およびchiral外挿を、軽いクォーク質量および格子間隔に関して線形フィットを用い、系統的不確かさは平方和で推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ウィルソンねじれ歪みフェルミオンを用いた比法は、B中間子の崩壊定数およびバッグパラメータにおいて1%未満の不確かさを達成できるか？
• RQ2 最適化され、変動的なインターポーラー演算子を含めることで、B中間子の相関関数における信号対雑音比および基底状態への投影がどのように向上するか？
• RQ3 1/μh 展開を用いて、重いクォーク質量依存性をどの程度正確にモデル化できるか。また、1/log(μh)補正は結果にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ4 二重比 [fBs/fBl]·[fsl/fKexp] は、軽いクォーク質量に対して滑らかで線形的な依存性を示すか。これにより、信頼性のあるchiral外挿が可能か？
• RQ5 同じフレームワークを用いて、バッグパラメータ比 B¯Bs/B¯Bd を高精度に決定できるか。連続極限におけるその値は何か？

主な発見

• B中間子の崩壊定数は、統計的および系統的不確かさを平方和で結合した fB = 197(10) MeV として決定された。
• BsとBの崩壊定数の比は fBs/fB = 1.19(5) であり、顕著なSU(3)対称性の破れ効果を示している。
• bクォーク質量スケールにおけるMSスキームでのB¯Bsパラメータは B¯Bs(μb) = 0.90(5) であり、B¯Bd(μb) については予備的推定として 0.87(5) が得られた。
• 比 B¯Bs/B¯Bd = 1.03(2) は、SU(3)フラバー対称性の破れと整合しており、軽いクォーク質量に滑らかに依存している。
• パラメータ ξ = fBs√B¯Bs / (fB√B¯Bd) は 1.21(6) と推定され、CKM行列要素の決定に重要な入力となる。
• chiralおよび連続極限外挿に起因する系統的不確かさは良好に制御されており、1/log(μh)補正は結果に1標準偏差の程度の影響を及ぼすと推定された。