[論文レビュー] Lattice Calculation of Parton Distribution Function from LaMET at Physical Pion Mass with Large Nucleon Momentum

Jiunn-Wei Chen, Luchang Jin+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 40

ひとこと要約

論文は物理的なパイオン質量で未偏極イソベクターのパートン分布関数（PDF）を LaMET と大きな核子ブースト（最大 3.0 GeV）を用いて計算し、gamma_t 演算子、RI/MOM 正規化、および1ループマッチングを適用して、グローバルな現代的な現象論的PDFと概ね良い一致を示す結果を得ている。

ABSTRACT

We present a lattice-QCD calculation of the unpolarized isovector parton distribution function (PDF) using ensembles at the physical pion mass with large proton boost momenta $P_z \in \{2.2,2.6,3.0\}$~GeV within the framework of large-momentum effective theory (LaMET). In contrast to our previous physical-pion PDF result, we increase the statistics significantly, double the boost momentum, increase the investment in excited-state contamination systematics, and switch to $γ_t$ operator to avoid mixing with scalar matrix elements. We use four source-sink separations in our analysis to control the systematics associated with excited-state contamination. The one-loop LaMET matching corresponding to the new operator is calculated and applied to our lattice data. We detail the systematics that affect PDF calculations, providing guidelines to improve the precision of future lattice PDF calculations. We find our final parton distribution to be in reasonable agreement with the PDF provided by the latest phenomenological analysis.

研究の動機と目的

• 格子QCDからの x 依存PDFを第一原理で決定する目的を動機づける（モーメントを超える）。
• LaMET フレームワークを用いて x-space で未偏極イソベクタークォーク分布を直接推定する。
• 励起状態の混入や演算子混合といった系統的不確かさを制御し、以前の研究より精度を向上させる。
• 現代のグローバルPDF解析との一貫性を示し、将来の格子PDF計算の指針を提供する。

提案手法

• 物理的 m-π アンサンブル上で a=0.09 fm、L≈5.8 fm（Nf=2+1+1 HISQ 海）を用い、クローver バリデーション演算子を使用する。
• gamma_t 演算子とノセクロン数 Pz を用いて、Gaussian 運動量拡散法で最大 3.0 GeV の核子運動量で準PDFを計算する。
• RI/MOM で非摂動的に正規化し、RI/MOM 準PDFを MSbar PDFへ接続する直接的な1ループマッチングを適用する。
• 励起状態混入を制御するために4つの源-沈降分離と多状態フィット（two-sim および two-simRR 法）を用いる。
• x-space へのフーリエ変換の打切り誤差を減らすために微分法（∂z h_R）を用いる。
• 核子質量補正を取り入れ、正規化因子の運動量/ p_zR 依存性について議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LaMETを物理的なパイオン質量で適用して、未偏極イソベクターPDFの x依存を再現できるか？
• RQ2 gamma_t 演算子を用いると gamma_z に比べて演算子混合の系統的不確かさが減るか？
• RQ3 励起状態混入と打切り効果は抽出されたPDFにどのように影響するか、マルチ状態解析はどれくらい有効か？
• RQ4 物理的パイオン質量での格子抽出PDFは現代のグローバルPDF解析と適合するか？

主な発見

• 物理的パイオン質量での最終的な未偏極イソベクターPDFは現代の現象論的PDFと概ね良好に一致する。
• gamma_t 演算子を適用することで gamma_z に存在した混合の問題を回避し、正規化の信頼性を改善した。
• 核子運動量を最大 3.0 GeV に上げると冗長的な補正が減り、Pz の値に対してx依存が収束する。
• RI/MOM での正規化と MSbar PDF への1ループ LaMET マッチングにより反陰極端分布に目立つ変化が生じ、実験的非対称性に向かって動く。
• 結果は CT14、NNPDF3.1、CJ15 と不確実性の範囲内で一貫性を示し、グローバル解析への信頼できる接続を示唆している。
• 本研究は、有限体積、打切り、高次ねじれなどを含む今後の格子PDF計算における系統的不確かさを低減するための指針を提供する。