[論文レビュー] Nucleon form factors and structure functions

Sara Collins, M. Göckeler+14 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、中性子質量が170–270 MeVの間のlattice QCD配置を用いて、Nf=2クローバーフェルミオンによる核子の形因子および構造関数を計算した。非摂動的補正とへき進有効場理論（ChEFT）フィッティングを用いることで、有限サイズ効果が小さいことが判明し、クォーク質量依存性はChEFTの予測と整合的であるが、特に軸性およびテンソル荷重において、物性的値との乖離が依然として見られる。

ABSTRACT

We give an update on our ongoing efforts to compute the nucleon's form factors and moments of structure functions using Nf=2 flavours of non-perturbatively improved Clover fermions. We focus on new results obtained on gauge configurations where the pseudo-scalar meson mass is in the range of 170-270 MeV. We will compare our results with various estimates obtained from chiral effective theories since we have some overlap with the quark mass region where results from such theories are believed to be applicable.

研究の動機と目的

• Nf=2クローバーフェルミオンを用いたlattice QCDにより、核子の形因子および部分子分布関数（PDF）のモーメントを計算すること。
• 特に物理的中間子質量付近のチャリタル領域における核子観測量のクォーク質量依存性を調査すること。
• mPSL ≥ 3の配置を用いて、latticeシミュレーションにおける有限サイズ効果および離散化歪みを評価すること。
• 特にSSE形式およびHBChPTを含むへき進有効場理論（ChEFT）の予測と、lattice結果を比較すること。
• 物理的観測量（形因子半径、異方磁気モーメント、軸性荷重など）を抽出するための再規格化定数を決定すること。

提案手法

• 非摂動的補正係数cSWを用いたNf=2のデゲネレートクローバーフェルミオンを用いたシミュレーション。
• ハーセンバスプリコンディショニングおよび複数時間スケール積分法を用いたBQCD HMCアルゴリズムによりゲージ配置を生成。
• クォーク伝播関数における基底状態の重ね合わせを向上させるために、点源およびジャコビスミアリングを用いる。
• ソース・シンク間隔が約1 fmとなるように、逐次的ソース技術により三つ点関数を計算。
• ソマールパラメータr0を用いてスケールを設定し、核子質量からr0 = 0.467 fmを抽出。
• 再規格化はRI′-MOMスキームを用い、ベクトルカレントの再規格化はゼロ運動量でZV = 1となるように固定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 170–270 MeVの範囲における中間子質量に依存する核子の形因子およびPDFモーメントの依存性はいかなるものか？
• RQ2 有限サイズ効果が核子観測量のlattice結果にどの程度影響を及えるか？
• RQ3 核子荷重および形因子のlattice結果は、へき進有効場理論の予測とどの程度一致するか？
• RQ4 チャリタル補正およびクォーク質量依存性が、軸性およびテンソル荷重に及ぼす影響は何か？
• RQ5 現在のlatticeデータにおいて、離散化効果および励起状態の汚染は顕著か？

主な発見

• 軸性荷重gAはやや弱いクォーク質量依存性を示し、mPS ≈ 270 MeVで実験的値と整合的であり、物理的中間子質量付近で著しい低下傾向は認められない。
• 有限サイズ効果は小さい。mPSL ≈ 3とmPSL < 3の格子間で顕著なずれは観測されない。
• 非極化PDFの2次モーメントはChEFTの予測と良好に一致しており、顕著なずれの証拠はない。
• ディラック形因子半径r1は、クォーク質量が軽くなるにつれて増加し、ChEFTの期待と整合的であり、mPS ≲ 200 MeVで物性的値に近づく。
• パウリ半径r2および異方磁気モーメントκも、クォーク質量が軽くなるにつれて増加傾向を示し、ChEFTの挙動と一致する。
• テンソル荷重gTおよび他のモーメントは、現在のデータ範囲において励起状態の汚染や大きな系誤差の明確な兆候を示さない。