[論文レビュー] Charm and bottom heavy baryon mass spectrum from lattice QCD with 2+1

Heechang Na, Steven Gottlieb|ArXiv.org|Oct 7, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、粗い MILC 格子上の 2+1 ダイナミカル フレーバーを用いた、charm および bottom 重いバリオン質量スペクトルの格子 QCD 研究を提示する。Fermilab で改良されたクローバー型重いクォークと改良されたステアガード軽いクォークを用い、明示的なスピン・トレース構造解析によりトレース混合を解消し、制御された外挿しと誤差推定を伴って、一重および二重にcharm または bottom されたバリオンの質量分裂を報告する。

ABSTRACT

We present results for the mass spectrum of charm and bottom heavy baryons, using MILC coarse lattice configurations with 2+1 flavors. Clover heavy quark propagators with the Fermilab interpretation and improved staggered light quark propagators are used to construct two point functions with local operators for different flavor and spin states.

研究の動機と目的

• ダイナミカルな 2+1 フレーバー格子 QCD を用いて、一重および二重にcharm および bottom されたバリオンの質量スペクトルを計算すること。
• ステアガード軽いクォークとクローバー型重いクォークから構成される重いバリオンの摂動演算子におけるトレース混合問題を解消すること。
• 複数のフィッティング手順を用いた部分的くエンケーブルデータからの外挿により、一重にcharm および bottom されたバリオンの正確な質量分裂を提供すること。
• 将来の高精度な励起状態および重いバリオン分光学スペクトルにおける系統的誤差制御のための基盤を築くこと。

提案手法

• β = 6.76 および 6.79 で、格子定数 a ≈ 0.12 fm の粗い MILC 20³×64 格子を用い、2+1 ダイナミカル フレーバーを採用。
• charm および bottom の外的クォークには Fermilab で改良されたクローバーフェルミオンを、軽い外的クォークには改良されたステアガードフェルミオンを採用。
• Wingate らの手法を用い、ステアガード軽いクォークの伝播関数を Ω 行列変換によりネイティブクォーク伝播関数にマッピング。
• 色およびスピンルーチンの縮約を伴う、スピン量子数 sπ = 0⁺ および 1⁺ の状態のための二点相関関数を、演算子 O₅ および Oμ を用いて構築。
• 明示的なスピンおよびトレース構造の解析を実施し、トレース混合の不在を確認。コピーインデックスの寄与がスピンおよびトレースに依存しない定数であることを示す。
• 部分的くエンケーブルデータにおける外挿に複数の手法（Full, Full2, Partial, Partial2）を用い、外的クォークおよび海クォーク質量依存性を推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ダイナミカルな海クォークを伴う 2+1 フレーバー格子 QCD 框組みにおいて、一重にcharm されたバリオンの質量分裂は何か？
• RQ2 ダイナミカルな strange および軽いクォークの取り入れが、クエンチ近似と比較して bottom バリオンの質量スペクトルにどのように影響するか？
• RQ3 ステアガード軽いクォークとクローバー型重いクォークから構成される重いバリオン演算子におけるトレース混合問題は、明示的なスピン・トレース構造解析により完全に解消可能か？
• RQ4 チャーミカル外挿、有限体積効果、離散化効果に起因する質量スペクトルの系統的不確実性は何か？
• RQ5 現在の手法は、一重に重いバリオンの 3/2⁺ 慣性状態を含む励起状態を研究するために拡張可能か？

主な発見

• 一重にcharm されたバリオンの質量分裂は統計誤差を伴って計算され、Λc⁺ および Ξc⁺ 状態について実験データと良好に一致している。
• 一重にbottom されたバリオンに関しては、Ξb⁻ の計算された質量分裂が CDF および DØ の実験測定と一致しており、比較には DØ の誤差範囲が含まれている。
• 演算子 Oμ がトレース混合を受けていないことが確認された。コピーインデックスの構造がスピンおよびトレースに依存しない定数を寄与するからである。
• 複数の外挿手法（Full, Partial など）の使用により一貫性のある結果が得られ、Full および Full2 手法が系統的バイアスが低減されたより信頼性の高い推定をもたらした。
• 二重にcharm および二重にbottom されたバリオンについての予備的結果が格子単位で提示され、将来的な高精度な研究の可能性を示している。
• 部分的くエンケーブルステアガードチャーミカル摂動論的理論を用いることで、海クォークおよび外的クォーク質量の両方を同時に高精度に外挿可能であると判明した。