[論文レビュー] Hadron spectra from overlap fermions on HISQ gauge configurations

Subhasish Basak, Saumen Datta+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 11, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、2+1+1フレーバーのHISQゲージ配置上でのオーバlapfermionを用い、混合作用法を採用することで離散化誤差を低減し、charmおよびcharm-Strangeなハドロンのスペクトルと崩壊定数を計算した。主な結果として、1S c cbar状態の均一なハイペルフィン分裂は144–145 MeVであり、$f_{D_s}$および$f_{D_s^*}/f_{D_s}$の崩壊定数はPDGの値と整合しており、重いクォークスペクトル物理学への手法の妥当性が裏付けられた。

ABSTRACT

Adopting a mixed action approach, we report here results on hadron spectra containing one or more charm quarks. We use overlap valence quarks on a background of 2+1+1 flavor HISQ gauge configurations generated by the MILC collaboration. We also study the ratio of leptonic decay constants, f_Ds*/f_Ds. Results are obtained at two lattice spacings.

研究の動機と目的

• 混合作用法を用いた格子QCDアプローチにより、charmおよびcharm-strange状態のハドロン質量および崩壊定数を計算すること。
• Fermilab形式が提唱するように、極質量ではなく運動質量$M_2$を用いてcharmクォークの質量を調整することで、重いクォークスペクトル物理学における離散化誤差を低減すること。
• HISQ動的ゲージ配置上でのオーバラップ外的フェルミオンの性能と信頼性を、重い-軽いハドロン物理学の文脈で評価すること。
• $f_{D_s}$および$f_{D_s^*}/f_{D_s}$の精密予測を提供し、CKM行列要素の抽出に不可欠である。
• 混合作用部分熟成チャイral摂動理論を用いた、将来の連続極限および小領域外挿しの基盤を築くこと。

提案手法

• 混合作用法を採用：MILC協会が生成した動的2+1+1フレーバーHISQゲージ配置上にオーバラップフェルミオンを用いて外的クォークを扱う。
• 物理的観測量として運動質量$M_2$を用い、スピン平均1S c cbar状態質量$(m_{\bar{c}c}^{1S})$を実験的値に一致させることで、charmクォーク質量を調整する。
• 中間子のエネルギー運動量分散関係を計算し、残存する$O((ma)^2)$離散化効果を推定する。$E(p)^2 = M_1^2 + M_1/M_2 \textbf{p}^2 + O(\textbf{p}^4)$にフィットする。
• 相関関数の信号対雑音比を向上させるために、クーロンゲージ固定とHYPスメアリングを実施する。
• 点源、壁源、壁-点源を用いた2点相関関数を計算し、格子カレント$A_\nu$、$V_\nu$、および$P$を用いて行列要素を抽出する。
• 崩壊定数は$M_{D_s}^2 f_{D_s} = (m_c + m_s) \braket{0|P|D_s}$により推定し、$f_{D_s^*}/f_{D_s}$の比に対して$Z_A/Z_V \approx 1$を仮定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ma \lesssim 1を満たすcharmハドロンに対して、HISQゲージ配置上でのオーバラップフェルミオン作用は信頼できるハドロンスペクトルを提供できるか？
• RQ2 極質量の調整に比べ、運動質量$M_2$を用いた調整により$O((ma)^2)$離散化誤差が低減するか？
• RQ3 この混合作用設定下で、1S c cbar状態のハイペルフィン分裂はどの程度正確に再現できるか？
• RQ4 計算された崩壊定数$f_{D_s}$および$f_{D_s^*}/f_{D_s}$は、実験的およびPDGの値と整合しているか？
• RQ5 混合作用効果が崩壊定数比に与える影響は何か？また、演算子の選択と正規化によってこれを最小化できるか？

主な発見

• 1S c cbar状態のハイペルフィン分裂は、粗い格子上で145(10) MeV、細かい格子上で144(10) MeVであり、両エンsemblesで一貫している。
• エネルギー運動量分散関係から抽出した光の速度$c$は、細かい格子上で0.96(2)、粗い格子上で0.92(3)であり、運動質量調整により$O((ma)^2)$誤差が低減していることが示唆される。
• 中間子崩壊定数$f_{D_s}$は、$m_c$および$m_s$の変動に対して最小限の依存性を示し、PDG値259.7(5) MeVと整合している。
• 比率$f_{D_s^*}/f_{D_s}$は$Z_A = Z_V$を仮定して計算され、期待値と整合しており、混合作用効果に対して頑健であると予想される。
• $D_s$崩壊定数は行列要素$M_{D_s}^2 f_{D_s} = (m_c + m_s) \braket{0|P|D_s}$から抽出され、不確実性はジャックナイフ再サンプリングにより推定された。
• 本研究は、HISQ集合上でのオーバラップ外的フェルミオンを用いた重いクォークスペクトル物理学における高精度計算の実現可能性を確認した。将来の連続極限および小領域外挿しにおいても、有望な結果が得られた。