[論文レビュー] Neutral meson oscillations in the Standard Model and beyond from Nf=2 Twisted Mass Lattice QCD

N. Carrasco, P. Dimopoulos+12 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、O(a)補正と連続体に類似した混合の手法を用いたNf=2ねじれ質量フェルミオンを用いて、標準模型およびその先の中性メソン混合のバッグパラメータを計算している。比法を用い、物理的点への外挿を制御された系統的不確実性で行い、予備的な結果として$B_{Bd} = 0.87(5)$、$B_{Bs} = 0.90(5)$、$B_{Bs}/B_{Bd} = 1.03(2)$、$ξ = 1.21(6)$が得られた。

ABSTRACT

We present the ETMC results for the bag parameters describing the neutral kaon mixing in the Standard Model and beyond and preliminary results for the bag parameters controlling the short distance contributions in the D^0-\bar{D}^0 oscillations. We also present preliminary results for the B_{Bd}, B_{Bs}, B_{Bs}/B_{Bd} and ξ-parameter controlling B^0_-\bar{B}^0 oscillations in the Standard Model employing the so-called ratio method. Using Nf=2 maximally twisted sea quarks and Osterwalder-Seiler valence quarks we achieve both O(a)-improvement and continuum like renormalization pattern. Simulations are performed at three-values of the lattice spacing and several values of quark masses in the light, strange, charm region and above charm up to ~2.5m_c. Our results are extrapolated to the continuum limit and extrapolated/interpolated to the physical quark masses.

研究の動機と目的

• 標準模型およびその先における$K^0$-$\overline{K}^0$および$B^0$-$\overline{B}^0$混合のバッグパラメータをラティスQCDを用いて計算すること。
• Bメソン混合における新しい物理を制約するため、$B_{Bd}$、$B_{Bs}$、$B_{Bs}/B_{Bd}$、および$ξ$の精密な推定値を提供すること。
• ねじれ質量の海クォークとOsterwalder-Seilerの値クォークを用いて、$\mathcal{O}(a)$補正と連続体に類似した混合パターンを達成すること。
• 複数の格子間隔とクォーク質量を用いた、軽クォークに加えて charm および strange クォークを含む、バッグパラメータのヘビークォーク質量および連続体外挿分を実施すること。
• ヘビークォーク質量外挿における系統的不確実性を低減するための比法を適用し、最終的な結果の精度を向上させること。

提案手法

• Nf=2の動的ねじれ質量フェルミオンのアンサンブルを用いて、3つの格子間隔（$a \sim 0.1, 0.085, 0.065$ fm）と複数の値クォーク質量でシミュレーションを実施している。
• Osterwalder-Seilerの値クォーク作用は、フェルミオンの四フェルミオン作用に対して$\mathcal{O}(a)$補正と連続体に類似した混合パターンを保証している。
• 比法を用いて$B_{Bd}$、$B_{Bs}$、$B_{Bs}/B_{Bd}$、$ξ$を計算し、反復式を用いてヘビークォーク質量の系列を用いて$b$クォーク質量へ外挿している。
• 軽クォーク質量（$\mu_l$）および$a^2$における線形および二次フィットを用いた、チャーミカルおよび連続体外挿分を実施しており、$\omega_d$、$\omega_s$、$\zeta_\omega$、$\zeta_\xi$の比において滑らかな挙動が観察された。
• 相関関数の統計的ノイズを低減し、基底状態の重ね合わせを向上させるために、確率的ソースおよびガウス/APEスメアリングを用いている。
• フィットアンザッツの変化（$\hat{\mu}_h$における線形対二次）およびマッチング係数（C係数）における切り捨て誤差による、系統的不確実性を推定している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型における$B_{Bd}$、$B_{Bs}$、$B_{Bs}/B_{Bd}$、$ξ$パラメータの精密な値は何か。また、制御された系統的不確実性を伴って計算されたか。
• RQ2 Nf=2ねじれ質量フェルミオンを用いた場合、$B^0$-$\overline{B}^0$混合のバッグパラメータは、チャーミカルおよび連続体外挿分においてどのように振る舞うか。
• RQ3 比$\omega_d$、$\omega_s$、$\zeta_\omega$、$\zeta_\xi$は、ヘビークォーク質量に滑らかに依存するか。また、$b$クォーク点への信頼できる外挿が可能か。
• RQ4 比法は、Bメソン混合パラメータのヘビークォーク質量外挿における系統的不確実性をどれほど効果的に抑制できるか。
• RQ5 $\mathcal{O}(a)$補正と連続体に類似した混合が、計算されたバッグパラメータの精度に及ぼす影響は何か。

主な発見

• 予備的な$B_{Bd}$パラメータの値は$0.87(5)$であり、フィットアンザッツとマッチング係数の切り捨て誤差による統計的および系統的不確実性が組み合わされている。
• $B_{Bs}$パラメータは$0.90(5)$と決定され、$B_{Bd}$と整合的であり、Bメソン系における小さなSU(3)対称性の破れを示している。
• $B_{Bs}/B_{Bd}$の比は$1.03(2)$と求められ、1に非常に近い値であり、これは標準模型の予測と整合的である。
• $B^0_{d/s}$混合を制御する$\xi$パラメータは$1.21(6)$と推定され、誤差にはフィットアンザッツによる系統的成分が、トリガーポイントでの質量で含まれている。
• $\omega_d$、$\omega_s$、$\zeta_\omega$、$\zeta_\xi$の比は、滑らかなチャーミカルおよび連続体外挿分を示しており、$\zeta_\omega$および$\zeta_\xi$はヘビークォーク質量に弱い依存性を示し、ヘビークォーク極限で1に近づく。
• 比法に基づく反復式は、物理的Bメソン質量とcharm質量に類似したトリガーポイントを結ぶことに成功し、カットオフ効果が小さい範囲で$b$クォーク点への信頼できる外挿が可能となった。