[論文レビュー] Momentum-dependence of charmonium spectral functions from lattice QCD

M. B. Oktay, Jon-Ivar Skullerud|arXiv (Cornell University)|May 7, 2010

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、Nf=2の動的クォークを用いた非等方的スピン格子QCDを用い、有限温度下におけるcharm状態（ηcおよびJ/ψ）の運動量依存性スペクトル関数を計算した。中性子チャネルでは運動量依存性は顕著ではなく、ηcは約459 MeV（約2.09Tc）まで生存している。一方、J/ψは横極化チャネルでTc付近で早期に媒体効果を示し、極化依存性の解体行動を示唆している。

ABSTRACT

We compute correlators and spectral functions for J/psi and eta_c mesons at nonzero momentum on anisotropic lattices with Nf=2. We find no evidence of significant momentum dependence at the current level of precision. In the pseudoscalar channel, the ground state appears to survive up to T~450MeV or 2.1T_c. In the vector channel, medium modifications may occur at lower temperatures.

研究の動機と目的

• 格子QCDを用いて、クォーク・グルーオンプラズマ中におけるcharm状態スペクトル関数の運動量依存性を調査すること。
• 中性子の運動量が媒体に対する生存確率に与える影響が、相対論的重イオン衝突実験の解釈に与える重要な要因であるかどうかを評価すること。
• ベクトルチャネル（J/ψ）における極化依存性の媒体効果を、特に横極化モードと縦極化モードの間で検討すること。
• 相対論的重イオン衝突におけるcharm状態の再生および抑制をモデル化するための基盤を提供すること。
• 最大エントロピー法（MEM）を用いた非ゼロ運動量におけるスペクトル関数再構成の妥当性を検証すること。

提案手法

• Aartsら（2007pk）のRun 7の調整パラメータを用い、Nf=2のO(a)補正付きウィルソンフェルミオンを用いた非等方的スピン格子上でのシミュレーション。
• 時間拡張、色および空間／スピン基底の拡張を用いたすべての状態間伝播関数により、統計的精度を向上。
• 安定性を向上させるために修正されたカーネルを用いた最大エントロピー法（MEM）によりスペクトル関数を再構成。
• 運動量値はp = 0, 0.66, 0.93, 1.14, 1.32 GeVであり、運動量空間格子運動量のn² = 0から4に対応。
• J/ψのベクトルカレント相関関数の横極化（VT）および縦極化（VL）の別々の解析により、極化依存性の効果を調査。
• モデル関数および時間範囲への感度テストによりスペクトル関数再構成を検証。低運動量および低温度では結果が安定しており、信頼できるとされる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クォーク・グルーオンプラズマ中、ηcメソンのスペクトル関数は非ゼロ運動量において顕著な運動量依存性を示すか？
• RQ2 有限運動量および温度下で、J/ψスペクトル関数はその極化（横極化対縦極化）に依存する程度はどの程度か？
• RQ3 J/ψスペクトル関数の媒体効果が顕著に現れる温度は何か？これは運動量または極化に依存するか？
• RQ4 特に高運動量および高温度下で、最大エントロピー法が非ゼロ運動量におけるスペクトル関数を信頼できる形で再構成できるか？
• RQ5 中性子におけるcharm状態の生存確率が運動量に依存する証拠はあるか？これは、二重電子およびクォークメソン再生モデルに関連する。

主な発見

• p = 1.32 GeVまで、中性子チャネルのηcスペクトル関数には顕著な運動量依存性は観測されず、基底状態はT = 459 MeV（約2.09Tc）まで生存している。
• 縦極化J/ψスペクトル関数はT = 230 MeV（1.05Tc）で明確なピークを示し、T = 263 MeV（1.20Tc）まで持続しており、媒体効果の遅れが示唆される。
• 横極化J/ψスペクトル関数はT = 230 MeV（約1.05Tc）で既に媒体効果の兆候を示し、やや柔らかくなったピークを示しており、縦極化モードよりも早期に解体している可能性を示唆する。
• 高運動量（p = 1.32 GeV）ではMEM再構成が不安定となり、定量的ではなく定性的な解釈とされるが、横極化J/ψがTc付近で変化している可能性を示唆している。
• 低運動量および低温度でのスペクトル関数再構成は安定しており、特にT = 230 MeVにおける横極化J/ψではモデル関数の変化に対して不感である。
• 本研究では、時間分解能を向上させ、系統的誤差を低減し、スペクトル関数における物理的特徴と格子アーティファクトをより明確に分離するため、より細かい格子の必要性を強調している。