[論文レビュー] Hadronic light-by-light contribution to the muon anomaly from lattice QCD with infinite volume QED at physical pion mass

Thomas Blum, Norman H. Christ+6 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2023

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、格子QCDを用いて無限体積のQEDで、物理的なパイオン質量でHLbLのμon g-2への寄与を計算し、主な不確かさは離散化から生じる。a_mu^HLbL = 12.47(1.15)(0.99) × 10^-10 を得た。

ABSTRACT

The hadronic light-by-light scattering contribution to the muon anomalous magnetic moment, $(g-2$)/2, is computed in the infinite volume QED framework with lattice QCD. We report $a_μ^ ext{HLbL}=12.47(1.15)(0.95) imes 10^{-10}$ where the first error is statistical and the second systematic. The result is mainly based on the 2+1 flavor Möbius domain wall fermion ensemble with inverse lattice spacing $a^{-1} = 1.73~\mathrm{GeV}$, lattice size $L=5.5~\mathrm{fm}$, and $m_π= 139~\mathrm{MeV}$, generated by the RBC-UKQCD collaborations. The leading systematic error of this result comes from the lattice discretization. This result is consistent with previous determinations.

研究の動機と目的

• μon g-2のHLbL寄与の高精度決定を動機づけ、格子計算の系統的不確実性を低減する。
• 物理的なパイオン質量で、2+1 flavor Möbius domain wall fermionsを用いた無限体積QEDフレームワークでHLbLを計算する。
• 格子離散化や有限体積効果を含む主要な誤差源を分離・制御し、以前の結果との整合性を検証する。

提案手法

• ハドロン四点関数Hと、引き算済みの無限体積QED重み付け関数Gを用いて、主公式により a_mu^HLbL を計算する。
• 電流保存に基づく差し引きをQED重み付け関数に適用して、離散化誤差と有限体積誤差を低減する。
• ハドロン四点関数を、連結および分離の図を含むクォーク伝播の畳み込みと、チャーム成分を含む寄与に関連付ける。
• O(a)離散化誤差を抑制し、a^2を主要な残留系統誤差とするために、モービウスドメインウォールフェルミオンを用いる。
• 2+1味のエンサンブル上で、全モード平均化(all-mode-averaging)とデフレーションを用いた確率的サンプリングにより、伝播と畳み込みを効率的に計算する。
• 48I物理質量エンサンブルでの結果を提示し、FV、m_pi、a^2離散化からの系統誤差を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理的なパイオン質量での無限体積QEDにおけるラティスQCDでのHLbLが、μon異常磁気モーメントに対してどのような寄与を持つか？
• RQ2 連結および分離の軽味方の図、およびチャーム成分が、正確なHLbL値を得るためにどのように結びつくか？
• RQ3 この計算で支配的な系統誤差は何か、そしてそれらをどう緩和できるか？
• RQ4 本結果は、以前の格子計算および現象論的推定の a_mu^HLbL とどのように比較されるか？

主な発見

• a_mu^HLbL = 12.47(1.15)(0.99) × 10^-10、最初の誤差が統計、二つ目が系統誤差である。
• 主要な系統誤差は格子離散化に起因する。
• 計算は a^-1 = 1.73 GeV、L = 5.5 fm、m_pi = 139 MeV の2+1 flavor Möbius domain wall fermionエンサンブルを用いている。
• 結果はHLbLの以前の決定と一致している。
• 無限体積QEDの重み付け関数における差引きは、離散化誤差と有限体積誤差を顕著に低減する。