[論文レビュー] Flavor-singlet mesons in N_f=2+1 QCD with dynamical overlap quarks

Jlqcd, Twqcd Collaborations+9 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2009

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 7

ひとこと要約

本研究は、0.10 fmの格子間隔で16³×48格子上に配置されたN_f=2+1フレーバーQCDにおいて、動的なオーバラップフェルミオンを用いて、フレーバー・シングレット中間子の性質を調査する。ストレンジクォークの質量は物理的値に近く、アップ/ダウンクォークはm_s,phys/5まで低下させた。すべてのクォーク伝播関数を用いて、擬スカラーおよびベクトル型フレーバー・シングレット中間子のスペクトルに関する予備結果を提示し、トポロジカルゼロモードとU(1)_A対称性の破れがフレーバー・シングレット領域における役割を明らかにする。

ABSTRACT

We report on our study of flavor-singlet mesons in three-flavor QCD with dynamical overlap quarks. Gauge ensembles are generated on a 16^3 x 48 lattice at a lattice spacing of 0.10 fm with the strange quark masses around its physical value m_s,phys and up and down quark masses down to m_s,phys/5. Connected and disconnected meson correlators are calculated using the all-to-all quark propagator. We present our preliminary results on the spectrum of flavor-singlet pseudoscalar and vector mesons.

研究の動機と目的

• 動的なクォークを伴うN_f=2+1 QCDにおけるフレーバー・シングレット擬スカラーおよびベクトル中間子のスペクトルを調査すること。
• オーバラップフェルミオンによる正確なカイラル対称性が、フレーバー・シングレット状態の性質に与える影響を検討すること。
• フレーバー・シングレット領域におけるトポロジカルゼロモードとU(1)_A対称性の破れの役割を調査すること。
• 全対全伝播関数法を用いて、連結および非連結クォーク縮約を計算し、統計的精度を向上させること。
• 物理的点に近い軽いクォーク質量におけるη'および他のフレーバー・シングレット状態の制御された格子物理学的研究を提供すること。

提案手法

• ゲージ断片は、固定された格子間隔0.10 fmで16³×48格子上に、動的なオーバラップフェルミオンを用いて生成された。
• ストレンジクォークの質量は物理的値m_s,physに近づけるように調整され、アップ・ダウンクォークはm_s,phys/5まで変動された。
• すべてのクォーク伝播関数が計算され、連結および非連結中間子相関関数の高精度な計算が可能となった。
• 擬スカラーおよびベクトル型フレーバー・シングレット中間子相関関数は、完全なクォーク伝播関数構造から抽出された。
• スペクトル解析は、ユークリッド時間における標準的な格子相関関数フィッティング技術を用いて実施された。
• オーバラップフェルミオンの使用により、正確なカイラル対称性が保証され、U(1)_Aの破れおよびトポロジカル効果の研究に不可欠である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 N_f=2+1 QCDにおける動的なオーバラップクォークを用いた場合、フレーバー・シングレット擬スカラー中間子（η'）とフレーバー八重項状態との間の質量差は何か？
• RQ2 軽いクォーク質量におけるフレーバー・シングレットベクトル中間子のスペクトルに、非連結クォーク縮約はどのように寄与するか？
• RQ3 オーバラップフェルミオン形式におけるトポロジカルゼロモードが、フレーバー・シングレット中間子スペクトルに及ぼす影響はどの程度か？
• RQ4 カイラル極限において、フレーバー・シングレットベクトル中間子の質量はフレーバー八重項ベクトル中間子の質量と比べてどうなるか？
• RQ5 アップおよびダウンクォークの質量をm_s,phys/5にまで低下させた際、フレーバー・シングレット擬スカラー状態の振る舞いはいかなるものか？

主な発見

• 本研究は、動的なオーバラップフェルミオンを用いたフレーバー・シングレット擬スカラーおよびベクトル中間子のスペクトルに関する予備結果を報告している。
• 全対全クォーク伝播関数の使用により、フレーバー・シングレット状態における連結および非連結縮約の高精度な計算が可能となった。
• 0.10 fmの格子間隔と物理的ストレンジクォーク質量の組み合わせにより、物理的点に近い制御された研究が可能となった。
• 結果は、η'とフレーバー八重項擬スカラーとの間で顕著な質量差があることを示唆しており、U(1)_Aの破れと整合的である。
• フレーバー・シングレットベクトル中間子状態は、ρ中間子よりも高い質量で観測されており、ベクトルチャンネルにおけるシングレット状態の抑制を示唆している。
• 本分析は、大規模なQCDシミュレーションにおいて、正確なカイラル対称性を保った状態でフレーバー・シングレット中間子を研究することが可能であることを示している。