[論文レビュー] Charmed Hadron Interactions

Liuming Liu, Huey-Wen Lin+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 30, 2008

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 5被引用数 8

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、charmクォークにFermilab作用を、軽いクォークにドメインウォールフェルミオンを用いて、charmバリオン（中間子ηc、J/Ψ）と軽いバリオン（π、ρ、N）の間の散乱長を計算している。主な結果として、D–πおよびD–K散乱では強い反発的相互作用（散乱長−0.16(4) fmおよび−0.23(4) fm）が示され、一方で、中間子–軽いバリオン系では弱いまたは無視できる相互作用が観測された。

ABSTRACT

We compute the scattering lengths of charmed mesons and charmonia scattering with light hadrons in full QCD. We use Fermilab formulation for the charm quark and domain-wall fermions for the light quarks and staggered sea quarks. Four different light-quark masses are used to extrapolate to the physical point. The charmed baryon spectrum is also presented.

研究の動機と目的

• 完全なQCDにおけるcharm中間子および中間子が軽いバリオンと散乱する散乱長を計算すること。
• グルーオンのファンデルワールス力によって媒介される中間子–核子結合状態の性質を調査すること。
• charmクォークに対するFermilab形式の妥当性を検証し、ハドロンスペクトルおよび散乱に与える影響を評価すること。
• チャイral補外形式を用いて、4つの軽いクォーク質量から物理的点への散乱データの補外を行うこと。
• 将来の中間子–核子系およびcharmクォークを含むハドロン分子の研究の基盤を提供すること。

提案手法

• MILCの20³×64のアンサンブルを用いたラティスQCDシミュレーション。軽いクォーク質量は4つ、格子間隔は固定（b = 0.12406 fm）。
• charmクォークにFermilab作用を適用。パラメータ（mc, ν, cB, cE）はηcおよびJ/Ψのスピン平均質量と分散関係の回復を用いて調整された。
• 外的軽いクォークにはドメインウォールフェルミオン、海クォークにはステガーディングを用い、2中間子相関関数からエネルギーシフトを抽出した。
• 有限体積におけるエネルギーシフトからs波散乱長を抽出するためにLüscherの公式を適用した。
• チャイral補外には、チャンネルの一次元チャイral行動に応じてmπ²/fπ²またはmπ/fπ形式を用いた。
• 連結図を避けるために、スピン3/2のD–π（I=3/2）、D–K（I=1）、Ds⁺–K⁺（Ds–K散乱）のスピン1チャンネルを選んだ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 完全なQCDにおいて、中間子（ηc、J/Ψ）が軽いバリオン（π、ρ、N）と散乱する散乱長は何か？
• RQ2 DおよびDs中間子はπおよびK中間子とどのように相互作用するか？その強さは？
• RQ3 D–πおよびD–K散乱長はチャイral抑制を示すか？物理的点への補外はどのように行われるか？
• RQ4 チャイral摂動論の予測と比較して、mπ/fπまたはmπ²/fπ²の一次項に依存するチャンネルではどうなるか？
• RQ5 グルーオン力が中間子–核子結合に果たす役割は何か？散乱長はこのメカニズムをどのように示唆するか？

主な発見

• ηc–π散乱長は0.00(1) fmであり、ゼロと整合的で、弱い相互作用を示している。
• J/Ψ–π散乱長は−0.01(1) fmであり、無視できる相互作用と整合的である。
• D–π散乱長は−0.16(4) fmであり、強い反発的相互作用を示している。
• D–K散乱長は−0.23(4) fmであり、D–πよりも強い反発的相互作用が観測された。
• Ds–K散乱長は−0.31(2) fmであり、観測された中で最大の反発的散乱長であった。
• J/Ψ–N（スピン3/2）散乱長は0.24(35) fmであり、大きな不確かさを伴うが弱い反発的または引力的相互作用を示唆している。