[論文レビュー] Bs and Bc mesons in lattice QCD with exact chiral symmetry

Ting-Wai Chiu, Tung‐Han Hsieh|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2007

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 3

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、β = 7.2における32³×60ラティス上、正確なチャージャル対称性を用い、100個のゲージ配置を用いてBsおよびBcメソンの質量と崩壊定数を計算した。m_{Bs} = 5385(27)(17) MeV、f_{Bs} = 253(8)(7) MeV、m_{Bc} = 6278(6)(4) MeV、f_{Bc} = 489(4)(3) MeV、およびベクトルメソンの質量m_{Bs^*} = 5424(28)(19) MeVとm_{Bc^*} = 6315(6)(5) MeVが得られ、系統的誤差を制御した高精度な重いフラバー・メソンの予測が得られた。

ABSTRACT

We determine the masses and decay constants of the pseudoscalar mesons Bs and Bc, and also the masses of the vector mesons Bs^* and Bc^*, in quenched lattice QCD with exact chiral symmetry. For 100 gauge configurations generated with single-plaquette action at beta = 7.2 on the 32^3 x 60 lattice, we compute point-to-point quark propagators for 33 quark masses in the range [0.01, 0.85], and measure the time-correlation functions of pseudoscalar and vector mesons. The inverse lattice spacing and the charm quark bare mass are determined using the mass and decay constant of eta_c(2980). The bare masses of s and b quarks are chosen such that the masses of the corresponding vector mesons are in good agreement with phi(1020), and Upsilon(9460) respectively. Our results are: m_{Bs} = 5385(27)(17) MeV, f_{Bs} = 253(8)(7) MeV, m_{Bc} = 6278(6)(4) MeV, f_{Bc} = 489(4)(3) MeV, m_{Bs^*} = 5424(28)(19) MeV, and m_{Bc^*} = 6315(6)(5) MeV.

研究の動機と目的

• 正確なチャージャル対称性を用いたラティスQCDにより、BsおよびBcの準スカラーおよびベクトルメソンの質量と崩壊定数を計算すること。
• 正確なチャージャル対称性と精密に調整されたクォーク質量を用いて系統的誤差を制御し、重いフラバー・メソンに対する高精度な予測を達成すること。
• ηc(2980)の質量と崩壊定数を用いて、裸クォーク質量を補正し、φ(1020)およびΥ(9460)の実験的値に一致させるように、strangeおよびbottomクォークの質量を設定すること。
• 重いクォーク物理学における理論的・実験的比較のためのベンチマーク結果を提供すること。

提案手法

• β = 7.2における32³×60ラティス上、単一プラケット作用素を用いて100個のクエンチドゲージ配置を生成した。
• チャージャル補外に十分な制御を得るために、[0.01, 0.85]の範囲にわたる33個のクォーク質量に対して、点対点のクォーク伝播関数を計算した。
• 準スカラーおよびベクトルメソンの時間相関関数を測定し、標準的な2点関数解析により質量および崩壊定数の情報を抽出した。
• ηc(2980)の質量と崩壊定数を実験値に一致させることで、逆ラティス間隔およびcharmクォークの裸質量を決定した。
• strangeおよびbottomクォークの裸質量を、ベクトルメソンの質量がφ(1020)およびΥ(9460)の実験的値を再現するように設定した。
• 有限体積補正およびチャージャル補外技術を適用し、系統的不確実性を制御した物理的結果を取得した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正確なチャージャル対称性を用いたラティスQCDにおいて、BsおよびBcの準スカラー・メソンの質量と崩壊定数は何か？
• RQ2 このラティス設定とクォーク質量の調整を用いて、ベクトルメソンの質量Bs^*およびBc^*はどの程度の精度で予測できるか？
• RQ3 正確なチャージャル対称性の使用が、重いフラバー・メソン分光に及ぼす系統的誤差の低減にどの程度寄与するか？
• RQ4 strangeおよびbottomクォーク質量をφ(1020)およびΥ(9460)の実験的値に一致させるように調整した場合、計算されたメソン質量は実験的値とどの程度一致するか？
• RQ5 Bcメソンに対するラティスQCDの予測の精度はどの程度か？これは、重いクォーク有効理論の検証に重要な系である。

主な発見

• Bs準スカラー・メソンの質量は、m_{Bs} = 5385(27)(17) MeV（統計的および系統的誤差を含む）と決定された。
• Bsメソンの崩壊定数はf_{Bs} = 253(8)(7) MeVであり、弱いカレントへの強い結合を示している。
• Bc準スカラー・メソンの質量はm_{Bc} = 6278(6)(4) MeVと計算され、重いクォークonium様状態の期待に一致した。
• Bcの崩壊定数はf_{Bc} = 489(4)(3) MeVと求められ、特異なクォーク構成と弱い崩壊性質を反映している。
• ベクトルメソンの質量は高い精度で予測された：m_{Bs^*} = 5424(28)(19) MeVおよびm_{Bc^*} = 6315(6)(5) MeV。
• 結果は、正確なチャージャル対称性が、クエンチドラティスQCDにおける重いフラバー・メソン分光の信頼性の高い高精度計算を可能にすることを示している。