[論文レビュー] Leptonic Decay Constant of $ ho$ at Physical Point

Ying Chen, Terrence Draper+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2015

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 3

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、物理的パイオン質量における$\rho$中間子のレプトン的崩壊定数を、$N_f=2+1$のドメインウォールフェルミオン配置上でのオーバーラップ値域クォークを用いて計算している。壁-壁相関関数に対する新しいノイズ低減技術を導入することで、著者らは$f_\rho = 208.5 \pm 5.5 \pm 0.9$ MeVを取得した。これは実験的値$209.4 \pm 1.5$ MeVと非常に良好に一致している。

ABSTRACT

The $ ho$ meson leptonic decay constant at the physical pion mass is calculated with chiral fermions. Overlap valence quarks are used on the $L^3 imes T=48^3 imes 96$ $N_f=2+1$ domain-wall fermion configurations with light sea quarks at the physical point and the spatial extension of 5.5 fm. The mass of the vector meson $ ho$ is determined to be $m_ ho=775.9\pm 6.0\pm 1.8$ MeV, and the valence $\pi ho$ sigma term is extracted to be $\sigma_{\pi ho}^{( m val)}=9.82(6)$ MeV from Feynmann-Hellman theorem. By adopting a new method to reduce the noise of the wall-wall correlation functions of hadrons, we obtain the $ ho$ leptonic decay constant $f_ ho=208.5\pm 5.5\pm 0.9$ MeV, which is in very good agreement with the experimental value $f_ ho=209.4\pm 1.5$ MeV derived from the $ au$ decay $ au ightarrow ho u_ au$.

研究の動機と目的

• 物理的パイオン質量における$\rho$中間子のレプトン的崩壊定数$f_\rho$をラティスQCDを用いて計算すること。
• ハドロンの壁-壁相関関数における統計的ノイズを低減し、$f_\rho$の決定精度を向上させること。
• ラティスQCDの結果が、$\tau \to \rho \nu_\tau$崩壊からの実験的測定値と整合しているかを検証すること。
• フェルミー＝ヘルマンの定理を用いて、計算の整合性を確認するための値域$\pi\rho$シグマ項$\sigma_{\pi\rho}^{(\text{val})}$を抽出すること。

提案手法

• 計算におけるチャーミカル対称性を保存するために、値域クォークにオーバーラップフェルミオンを用いる。
• 物理的パイオン質量における$N_f=2+1$のダイナミカルクォークを伴う$L^3 \times T = 48^3 \times 96$のドメインウォールフェルミオン配置を用いる。
• $\rho$中間子の壁-壁相関関数に対する新しいノイズ低減手法を適用し、信号対ノイズ比を向上させる。
• 真空状態と$\rho$状態の間のベクトルカレント行列要素から、相関関数を用いて$f_\rho$を抽出する。
• フェルミー＝ヘルマンの定理を用いて、$\rho$質量依存性から値域$\pi\rho$シグマ項$\sigma_{\pi\rho}^{(\text{val})}$を計算する。
• 統計的および系貫的不確かさを含む組み合わせ誤差解析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 チャーミカルフェルミオンを用いた物理的パイオン質量における$\rho$中間子のレプトン的崩壊定数$f_\rho$の値は何か？
• RQ2 壁-壁相関関数に対する新しいノイズ低減技術は、$f_\rho$の精度向上においてどの程度有効か？
• RQ3 このラティスQCD結果の$f_\rho$は、$\tau \to \rho \nu_\tau$崩壊からの実験的値とどのように一致するか？
• RQ4 値域$\pi\rho$シグマ項$\sigma_{\pi\rho}^{(\text{val})}$の値は何か？そして、計算の整合性を支持するか？
• RQ5 このラティス設定における$\rho$中間子質量$m_\rho$は何か？物理的値と比較するとどうか？

主な発見

• $\rho$中間子質量は$m_\rho = 775.9 \pm 6.0 \pm 1.8$ MeVと決定され、物理的値と整合的である。
• フェルミー＝ヘルマンの定理を用いて、値域$\pi\rho$シグマ項は$\sigma_{\pi\rho}^{(\text{val})} = 9.82(6)$ MeVと抽出された。
• 改善されたノイズ低減手法を用いて、レプトン的崩壊定数は$f_\rho = 208.5 \pm 5.5 \pm 0.9$ MeVと計算された。
• このラティスQCD結果の$f_\rho$は、$\tau \to \rho \nu_\tau$崩壊からの実験的値$209.4 \pm 1.5$ MeVと非常に良好に一致している。
• 新しいノイズ低減技術は、壁-壁相関関数における信号対ノイズ比を顕著に向上させ、より高い精度を可能にした。
• わずかな系貫的不確かさ$\pm 0.9$ MeVは、最終的な$f_\rho$結果の高い信頼性を示している。