[論文レビュー] Chiral transition temperature and aspects of deconfinement in 2+1 flavor QCD with the HISQ/tree action

Alexei Bazavov, collaboration, for HotQCD|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2012

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、HISQ/treeおよびasqtad改良ステガードフェルミオン作用法を用いて2+1フレーバーQCDにおけるヘリカル転移温度を決定し、O(N)スケーリングを適用して連続極限への外挿を行った。主な結果として、物理的軽いクォーク質量における高い精度のヘリカル転移温度 $ T_c = 154 \pm 9 $ MeV が得られ、ポリakovループ、保存電荷のフラクチュエーション、トレース異常を用いて脱コンfinementの側面を分析した。パイオンが支配する物理量には顕著なカットオフ効果が見られた。

ABSTRACT

We present results on the chiral transition temperature Tc in 2+1 flavor QCD extrapolated to the continuum limit and the physical light quark mass. The extrapolations are based on the data from simulations on lattices with temporal extent Ntau=6, 8 and 12 with the HISQ/tree and Ntau=8 and 12 with the asqtad action. The chiral transition is analyzed in terms of universal O(N) scaling functions. After performing simultaneous asqtad and HISQ/tree continuum extrapolation the chiral transition temperature is Tc=154 +/- 9 MeV. We also discuss the deconfinement aspects of the transition in terms of the renormalized Polyakov loop, fluctuations and correlations of several conserved charges and the trace anomaly.

研究の動機と目的

• 物理的軽いクォーク質量および連続極限における2+1フレーバーQCDにおけるヘリカル転移温度 $T_c$ の決定。
• 改良ステガードフェルミオン形式におけるヘリカル転移にO(N)スケーリングがどの程度適用可能かの評価。
• 正規化されたポリakovループ、保存電荷のフラクチュエーションおよび相関を用いた脱コンフィネーションの側面の調査。
• 特にパイオンを含む物理量に起因する thermodynamic 物理量におけるカットオフ効果の評価。
• $f_K$ および $r_1$ スケールを用いて、格子結果をハドロンレゾナントガス(HRG)モデルと比較すること。

提案手法

• シミュレーションは、HISQ/treeに対して $N_\tau = 6, 8, 12$、asqtadに対して $N_\tau = 8, 12$ の格子を用いた、HISQ/treeおよびasqtad改良ステガードフェルミオン作用法で実施された。
• スケーリングと補正を記述するため、パラメータ $T_c^0$, $t_0$, $h_0$, $a_0$, $a_1$, $a_2$ を用いたO(N)スケーリング関数を用いて、ヘリカル凝集体および感受率をフィットした。
• asqtadおよびHISQ/treeの両データに対して、$1/N_\tau^2 \to 0$ における共通の切片をもつ同時フィットを実施し、連続極限への外挿を可能にした。
• 正規化されたポリakovループは、$L_{\text{ren}}(T) = z(\beta)^{N_\tau} L_{\text{bare}}(\beta)$ を用いて、バーミンのポリakovループから計算され、$z(\beta)$ は非摂動的に決定された。
• 保存電荷（例：$\chi_{l}$, $\chi_s$, $\chi_{ud}$）のフラクチュエーションおよび相関が計算され、HRGモデルの予測と比較された。
• トレース異常 $(\epsilon - 3p)/T^4$ が評価され、HRGおよび格子パラメータ化と比較された。$f_K$ および $r_1$ が温度スケールとして用いられ、カットオフ依存性の低減が図られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理的軽いクォーク質量および連続極限における2+1フレーバーQCDにおけるヘリカル転移温度 $T_c$ は何か？
• RQ2 HISQ/treeやasqtadのような改良ステガードフェルミオン形式において、O(N)スケーリングはヘリカル転移をどの程度正確に記述できるか？
• RQ3 カットオフ効果は、ポリakovループや電荷フラクチュエーションのような脱コンフィネーション物理量の決定にどのように影響するか？
• RQ4 保存電荷のフラクチュエーションおよび相関について、格子結果をHRGモデルの予測と意味的に比較できるか？
• RQ5 温度スケールの選択（$r_1$ と $f_K$）は、熱力学的物理量におけるカットオフ効果の可視性にどのように影響するか？

主な発見

• 物理的軽いクォーク質量における連続極限でのヘリカル転移温度は、asqtadおよびHISQ/treeデータへの同時O(N)スケーリングフィットにより $T_c = 154 \pm 9$ MeV と決定された。
• $f_K$ スケールは、パイオンに支配されない物理量（例：奇妙クォーク数感受率）においてカットオフ依存性を効果的に低減し、HRGモデルの予測と良好な一致を示した。
• 軽いクォーク数感受率 $\chi_l$ および軽い-奇妙クォーク相関 $\chi_{ud}$ には残存するカットオフ効果が見られ、これはトレース対称性の破れおよびパイオン寄与によるものとされる。
• 正規化されたポリakovループは脱コンフィネーションを調べる上で限定的な有用性を示したが、電荷フラクチュエーションおよび相関は、脱コンフィネーション転移のより頑健な指標であった。
• トレース異常についての格子結果は、$T > 160$ MeV でHRG予測を上回っており、低 $T$ におけるカットオフ効果が異常に低減している可能性を示唆しているが、全体の形状は格子データと整合的であった。