[論文レビュー] Eta and eta' meson masses from Nf=2+1+1 twisted mass lattice QCD

Konstantin Ottnad, Carsten Urbach+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 15, 2011

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 12被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、Nf=2+1+1歪み質量格子QCDを用い、2つの格子間隔（a ≈ 0.08 fm および a ≈ 0.09 fm）と、パイオン質量が270から500 MeVの範囲で、ηおよびη′メソンの質量とフラバー構成を計算した。結果は、ηメソンの質量を高精度で決定したことを示し、η′の質量は信頼できる抽出のためにはより大きな相関行列を必要とする。ηは奇妙クォーク成分が支配的であり、η′は主に軽いクォーク駆動である。予備的な混合角は約60°であった。

ABSTRACT

We determine mass and flavour content of eta and eta' states using Nf=2+1+1 Wilson twisted mass lattice QCD. We describe how those flavour singlet states need to be treated in this lattice formulation. Results are presented for two values of the lattice spacing, a~0.08 fm and a~0.09 fm, with a range of light quark masses corresponding to values of the pion mass from 270 to 500 MeV and fixed bare strange and charm quark mass values.

研究の動機と目的

• Nf=2+1+1歪み質量格子QCDにおけるηおよびη′メソンの質量とフラバー分解を決定すること。
• 歪み質量フェルミオンにおけるフラバー単位状態の課題、特に明示的なフラバー対称性の破れに起因する奇妙クォークと charm クォークの間の混合を扱うこと。
• ηおよびη′メソンの質量が軽いクォーク質量および charm クォークの寄与にどのように依存するかを調査すること。
• 裸の奇妙クォークおよびcharmクォーク質量の調整がメソン質量に与える影響を評価すること。
• 未来のミックスドアクション手法による精度向上とユニタリティ破れ効果の低減の基盤を築くこと。

提案手法

• ヨーロピアン歪み質量コラボレーションのゲージ配置を用い、Nf=2+1+1の動的クォークと Iwasaki ゲージ作用を採用。
• 最大ねじれ角における自動的O(a)補正を有する歪み質量ディラック作用素を用い、軽いクォーク、奇妙クォーク、charmクォークに対応する裸の歪み質量μℓ、μσ、μδを導入。
• 歪み基底における擬スカラーおよびスカラー現在のためのインターポレーション演算子を構築し、軸方向回転を介して物理基底に変換。
• ηおよびη′状態を抽出するために、軽いクォーク、奇妙クォーク、charmクォークの寄与を含む3×3のインターポレーション場の行列を用いて3点相関関数を計算。
• 有効質量を抽出し、励起状態の汚染を抑制するために一般化固有値問題（GEVP）を適用。
• 歪み基底の演算子と物理状態との関係を表すために、ZS/ZPの再正規化因子を用い、ZS/ZPは非摂動的または摂動的マッチングにより推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Nf=2+1+1歪み質量格子QCDにおいて、ηおよびη′メソンの質量は軽いクォーク質量にどのように依存するか？
• RQ2 ηおよびη′メソンのフラバー構成（奇妙、charm、軽いクォーク）は何か、またクォーク質量にどのように変化するか？
• RQ3 裸の奇妙クォークおよびcharmクォーク質量の選択がηおよびη′質量に与える影響は何か。また、改善された調整の影響は？
• RQ4 η′メソンの質量は3×3相関行列から信頼できる形で抽出可能か。それともより大きな行列が必要か？
• RQ5 物理的ηおよびη′状態とフラバー固有状態との間の混合角は何か。また、アンサンブル間で安定しているか？

主な発見

• ηメソンの質量は、パイオン質量が270から500 MeVの範囲で高精度に決定され、軽いクォーク質量に弱い依存性を示した。
• η′メソンの質量は3×3行列において著しくノイズが多く、信頼できる抽出のためにはより大きな相関行列を必要としたが、予備的な結果は物理的値と整合的であった。
• ηメソンは奇妙クォーク成分が支配的であり、非ゼロだが小さいcharmクォーク寄与を有するが、η′は主に軽いクォーク成分が支配的である。
• 物理状態とフラバー固有状態との間の予備的な混合角は約60°であり、η8とη0成分間の強い混合を示唆している。
• 裸の奇妙クォークおよびcharmクォーク質量の選択はη質量に顕著な影響を及ぼしたが、η′質量は現在の誤差範囲内で相対的に感度が低かった。
• 結果から、例えばアンサンブルA80.24sにおける裸の奇妙およびcharmクォーク質量の改善された調整により、物理的K中間子およびD中間子質量との一致が向上することが示唆され、軽いクォーク系における調整感度が顕在した。