[論文レビュー] Heavy flavor physics from lattice QCD

T. Onogi|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2006

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 44被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、重いクォークの物理学における最近の格子QCD計算をレビューし、重い-軽いメソンの崩壊定数、バッグパラメータ、形因子、およびボトムクォーク質量に焦点を当てる。理論的不確実性を低減し、標準模型の検証および新物理の探査を高精度で行うために、改良された格子NRQCD、相対論的重いクォーク作用、および形因子に対するユニタリティに基づく境界といった先進的な理論的手法を提示する。

ABSTRACT

I review the recent status of heavy flavor physics results from lattice QCD. In particular, I focus on the heavy-light decay constants, the bag parameters, the form factors, and the bottom quark mass. New progresses in theoretical methods are also reviewed.

研究の動機と目的

• 重いフレーバー物理学における格子QCD計算の現状、特にB中間子の崩壊について要約すること。
• CKMユニタリティの検証に不可欠な弱い行列要素（崩壊定数やバッグパラメータなど）の理論的不確実性を低減すること。
• 改良された格子作用と形因子の境界といった新しい理論的手法を提示し、重いクォーク物理学における精度を向上させること。
• 過剰に制約されたCKM行列要素の決定を通じて、標準模型の厳密な検証および新物理の探索を支援すること。

提案手法

• 離散化誤差と摂動的誤差を制御できるように、重いクォークをシミュレートするための格子NRQCDおよび相対論的重いクォーク（RHQ）形式を用いる。
• 非摂動的混合と改良されたウィルソンフェルミオン作用を適用して、行列要素計算における系統的誤差を低減する。
• zパrametrizationとコーシーの定理を用いてユニタリティと解析性の制約を導出し、形因子に対する厳密な上界を求める。
• 低モード平均化とランダムノイズ技術を用いたすべての対の伝播関数を導入し、重い-軽い系における統計的精度を向上させる。
• HQETのパワー・カウンティングを用いて、形因子の多項式展開における誤差を制限し、切り捨て誤差を低減する。
• 実験的$q^2$スペクトルと理論的境界を組み合わせて、形因子の制約を強化する。Becher-HillおよびFukunaga-Onogiの手法を応用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 格子QCDは、理論的不確実性を低減させながら、重い-軽いメソンの崩壊定数とバッグパラメータをどのように正確に計算できるか？
• RQ2 離散化誤差と摂動的誤差を制御しながら、重いクォークをシミュレートするための最も効果的な格子作用は何か？
• RQ3 ユニタリティと解析性をどのように活用して、半レプトン的形因子に対する厳密な境界を導出できるか？
• RQ4 すべての対の伝播関数は、重い-軽い系における行列要素計算の精度をどの程度向上させられるか？
• RQ5 HQETのパワー・カウンティングの議論は、形因子の多項式パラメータ化に必要な項の数をどの程度制限するか？

主な発見

• 格子QCDによる$f_{B_s}$、$f_{B_d}$、$ar{B}_{B_s}$、$ar{B}_{B_d}$の結果は、すでにCKM行列を過剰に制約するのに必要な精度に達している。
• 比$Δ m_{B_s}/Δ m_{B_d} = 17.31^{+0.33}_{-0.18}$は2σの範囲でユニタリティと整合しており、理論的誤差が依然として主な要因である。
• zパラメータ化とコーシーの定理を用いた理論的境界は、ユニタリティのみを用いた場合よりもきつい制約をもたらす。
• HQETパワー・カウンティングに基づくBecher-Hill境界は、形因子を正確に記述するのに数個の多項式項で十分であると示唆している。
• フェルミラブ協会は、Becher-Hillにインspiredされた境界を実装しており、これらの手法が精度分析への広範な採用が進んでいることを示している。
• 低モード平均化とランダムノイズ技術を用いたすべての対の伝播関数は、重い-軽い系における統計的精度の向上に有望であるが、大スケールでの検証は継続中である。