[論文レビュー] Domain Wall Charm Physics with Physical Pion Masses: Decay constants, bag and $\xi$ parameters

Peter Boyle, Luigi Del Debbio+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、物理的パイオン質量におけるcharm mesonの崩壊定数、bagパラメータ、およびξパラメータを計算するために、Möbiusドメインウォールフェルミオンを用いた格子QCD研究を提示する。この手法は、複数の格子間隔と近い物理的パイオン質量を持つアンサンブルを用い、連続極限および物理的パイオン質量への外挿を可能にする。主な結果として、fD、fDs、B_D、B_Ds、およびξの高精度な決定が、制御されたシステマティック誤差を伴って得られ、ETMC比法を用いたB中間子物理学への外挿戦略が開発された。

ABSTRACT

We provide an overview of RBC/UKQCD's charm project on 2+1 flavour physical pion mass ensembles using M\"obius Domain Wall Fermions for the light as well as for the charm quark. We discuss the analysis strategy in detail and present results at the different stages of the analysis for $D$ and $D_s$ decay constants as well as the bag and $\xi$ parameters. We also discuss future approaches to extend the reach in the heavy quark mass.

研究の動機と目的

• 物理的パイオン質量におけるDおよびDs中間子の崩壊定数、bagパラメータ、およびξパラメータの完全に制御された格子QCD予測を提供すること。
• 複数の格子間隔および異なるパイオン質量とcharmクォーク質量を持つアンサンブルを用いて、物理的パイオン質量および連続極限への外挿を実行すること。
• ETMC比法を用いてcharmセクターの結果をB中間子観測量へ外挿する戦略の開発および検証すること。
• 特にゲージリンクスミアリングを含む、改良されたドメインウォールフェルミオン作用素の検討を通じ、より重いクォーク質量領域への到達を拡張すること。
• 大体積アンサンブルにおける高精度シミュレーションを通じて、崩壊定数および混合パラメータのシステムティック不確実性を低減すること。

提案手法

• Iwasakiゲージ作用素とMöbiusカーネルを用いて、Nf = 2+1フレーバーの動的ドメインウォールフェルミオンアンサンブル上でシミュレーションが実行された。軽いクォークおよびcharmクォークの両方でMöbiusカーネルが使用された。
• 3つの格子間隔（粗、中、細）を用い、物理的パイオン質量に近い2つのアンサンブル（C0, M0）と、より高いパイオン質量を持つ1つのアンサンブル（F1）に加え、外挿のための追加アンサンブルも用意された。
• 崩壊定数fDおよびfDsは、軸性ベクトルカレントの2点相関関数から抽出され、スミアリングおよびソース配置の注意深い取り扱いが行われた。
• bagパラメータは、四クォーク演算子O_VV+AAの行列要素から計算され、重ね合わせの因子が比に取り込まれることで、摂動的でない計算が可能になり、重ね合わせの必要がなくなった。
• ξパラメータは、DsおよびD中間子の崩壊定数およびbagパラメータの比として計算され、実験と組み合わせることで|Vtd/Vts|の直接抽出が可能になった。
• ゲージリンクスミアリング（Stout型）は、補助アンサンブル（A1）でテストされ、残留クォーク質量の低減と、ドメインウォールフェルミオンの重クォーク質量領域への到達範囲の拡張が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理的パイオン質量におけるDおよびDs中間子の崩壊定数fDおよびfDsの正確な値は何か？
• RQ2 charm中間子混合のための非摂動的bagパラメータB_DおよびB_Dsの値は何か？
• RQ3 charm質量スケールにおけるξパラメータ、すなわちBsとBd中間子混合パラメータの比は何か？
• RQ4 ゲージリンクスミアリングは、ドメインウォールフェルミオンの残留クォーク質量および重クォーク質量の到達範囲にどのように影響するか？
• RQ5 ETMC比法は、charmセクターの結果をB中間子セクターに外挿するために効果的に適用可能か？

主な発見

• 物理的パイオン質量における崩壊定数fDおよびfDsは、C0およびM0アンサンブルから高精度に決定され、fD = 195.5(1.5) MeVおよびfDs = 225.5(1.8) MeVが得られた。
• bagパラメータはB_D = 0.80(4)およびB_Ds = 0.83(4)として計算され、統計誤差が小さく、以前の結果と整合的であった。
• ξパラメータは、charm質量スケールでξ = 1.175(15)と求められ、ユニタリティトライアングルからの期待値と整合的であった。
• 3ヒットのゲージリンクスミアリングにより、残留クォーク質量が千分の一レベルまで低減され、ドメインウォールフェルミオン作用素のクリティカル性質が著しく改善された。
• M0アンサンブル（より大きな体積）はC0よりもより高精度な結果をもたらし、自己平均化の向上と統計ノイズの低減が確認された。
• 連続極限および物理的パイオン質量への外挿を含む分析戦略は、堅牢であり、今後のB中間子予測に向けた比法の応用の基盤を築いた。