[論文レビュー] Charmonium spectral functions in N_f=2 QCD at high temperature

Gert Aarts, Chris Allton+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 10, 2006

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、最大エントロピー法（MEM）を用いた異方性格子QCDにより、N_f=2 QCDにおける温度2T_cまでの中間子スペクトル関数を計算した。η_cおよびJ/ψ状態が約1.3T_cまで束縛状態として残り、スペクトル関数に明確に現れることが確認され、これはクォーク- gluonプラズマ中でも安定であることを示唆している。一方、軸性およびスカラー中間子状態は約1.3T_cで早期に融解する。

ABSTRACT

Charmonium systems in two-flavour QCD at non-zero temperature are studied at, and above the deconfining transition. Using anisotropic lattices the MEM approach is used to extract spectral functions for these channels. By carefully varying some of the irrelevant parameters in the MEM procedure, we confirm that our systematic effects are under control. The eta_c and J/psi states are found to persist at temperatures >~ 1.3 T_c in agreement with our previous dynamical studies.

研究の動機と目的

• 非ゼロ温度におけるQCDのクォーク-グルーオンプラズマ相における中間子状態の安定性を特定すること。
• η_cやJ/ψのようなハドロン状態が脱コンfinement転移温度T_cを超えて生存するかどうかを評価すること。
• 最大エントロピー法（MEM）を用いた格子相関関数からのスペクトル関数再構成における系統的誤差を制御すること。
• スペクトル関数が格子パラメータ、体積、重いクォーク質量、温度にどのように依存するかを調査すること。
• 以前のクェンチドおよびダイナミカルな研究を改善したチューニングとMEM解析における高分解能で拡張すること。

提案手法

• 有限温度下でも高い時間方向分解能を達成できるように、時間方向格子間隔a_tを空間方向格子間隔a_sよりも著しく小さくした異方性格子を用いる。
• 高精度な改良異方性ゲージ作用法と、スタウトリンクを用いたウィルソン＋ハーバー＝ブルー・フェルミオンを用いて、ダイナミカルなフェルミオンを導入し、離散化誤差を低減する。
• 熱的伝播関数から導かれるカーネルを用いて、Euclidean相関関数G(t,p)からスペクトル関数を再構成するため、最大エントロピー法（MEM）を適用する。
• エネルギー分解能、開始時間t_start、空間的体積といったMEMの主要パラメータを変化させ、安定性と系統的不確実性の制御を検証する。
• 有限体積効果と重いクォーク質量依存性の両方を検証し、結果の格子断片効果に対するロバストネスを確認する。
• ポリコフ・ループを用いて脱コンfinement転移を特定し、T_cを脱コンfinement相の開始点として定義する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 N_f=2 QCDにおいて、η_cおよびJ/ψ中間子状態はT_cを超えた温度でもスペクトル関数に顕在するか？
• RQ2 MEM再構成における系統的誤差（エネルギー分解能や開始時間）が抽出されたスペクトル関数に与える影響はいかほどか？
• RQ3 スペクトル関数は有限体積効果や重いクォーク質量の変化に対してどの程度感受性を示すか？
• RQ4 軸性（χ_c1）およびスカラー（χ_c0）中間子状態はどの温度でピーク構造を失い、融解するか？
• RQ5 T ≈ 2T_cにおけるスペクトル関数は、T ≈ T_cおよびT ≈ 1.3T_cと比較して、低エネルギー領域のスペクトル重みにどのような差異を示すか？

主な発見

• η_cおよびJ/ψ状態が、約1.3T_cまでの温度範囲でスペクトル関数に依然として観測されることから、クォーク-グルーオンプラズマ中でも安定であることが示された。
• MEMのエネルギー分解能（N_ω = 100から1000）や開始時間t_start（2から4の間）の変化に対して、スペクトル関数が顕著に依存しないことから、再構成のロバストネスが確認された。
• 有限体積効果は無視できるほど小さく、空間格子サイズ8³と12³の間でスペクトル関数が一貫していることから、結果が有限サイズ効果に支配されていないことが示された。
• charmクォーク質量の変化（am_c = 0.080および0.092）に対してスペクトル関数は僅かに敏感であり、ピーク位置にわずかなシフトが生じる程度であった。
• 軸性（χ_c1）およびスカラー（χ_c0）チャネルでは、約1.3T_cでピーク構造が急速に消失し、他の擬スカラーおよびベクトル状態と比較して早期に融解していることが示唆された。
• 2T_cにおいても低エネルギー領域に非ゼロのスペクトル重みが残っており、中間子の媒介的修正や幅が広がった状態の可能性を示唆しているが、明確な鋭いピークは観測されなかった。