[論文レビュー] Nucleon form factors with Nf=2 dynamical twisted mass fermions

Constantia Alexandrou, Tomasz Korzec+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2009

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 10被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、空間サイズが2.1–2.7 fmで格子間隔が約0.09 fmの格子上で、Nf=2の動的ねじれ質量フェルミオンを用いて核子の電磁的および軸性形因子を計算した。パイオン質量は260–470 MeVの範囲をカバーしている。主な結果は、チャーミカル補正を経て得られた物理的軸性電荷g_A = 1.13(10)であり、実験結果と整合的であるが、チャーミカル補正の困難さに起因する大きな不確実性を伴う。

ABSTRACT

We present results on the electromagnetic and axial nucleon form factors using two degenerate flavors of twisted mass fermions on lattices of spatial size 2.1 fm and 2.7 fm and a lattice spacing of about 0.09 fm. We consider pion masses in the range of 260-470 MeV. We chirally extrapolate results on the nucleon axial ch arge, the isovector Dirac and Pauli root mean squared radii and magnetic moment to the physical point and co mpare to experiment.

研究の動機と目的

• Nf=2のねじれ質量フェルミオンを用いた格子上での等スピン電磁的および軸性核子形因子の計算を目的とする。
• 核子の軸性電荷、磁気モーメント、平均二乗半径の物理的点へのチャーミカル補正を実施する。
• 有限体積効果を評価し、動的ドメインウォールフェルミオンシミュレーションと比較する。
• 格子計算結果が実験データおよびチャーミカル摂動論的理論的予測と整合的であるかを評価する。

提案手法

• 格子間隔が約0.09 fmで、空間体積が2.1–2.7 fmの範囲にある、2つのデゲネレートしたねじれ質量フェルミオンを用いた格子QCDシミュレーション。
• 木レベルのSymanzik改善ゲージ作用と、裸クォーク質量を臨界値に合わせることによる自動的O(a)補正。
• 電磁的および軸性カレントの連結三点関数を用いた核子行列要素の評価。
• 電磁的形因子にはノエター電流（Z_V = 1）を、軸性カレントには局所電流（Z_A = 0.76(1)）を適用。
• 小スケール展開における1ループのハイパーバリオンチャーミカル摂動論を用いたチャーミカル補正。
• 軸性形因子G_A(Q²)に対するデュアール形式のフィットと、G_p(Q²)に対するパイオン極支配予測との比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Nf=2のねじれ質量フェルミオンを用いて計算された核子の電磁的および軸性形因子は、実験データとどのように一致するか？
• RQ2 核子の軸性電荷g_Aのチャーミカル補正の挙動は何か？物理的値と比較するとどうなるか？
• RQ3 ディラックおよびパウリの平均二乗半径はパイオン質量にどの程度依存するか？また、チャーミカル摂動論の予測と比較するとどうなるか？
• RQ4 有限体積効果は抽出された形因子および磁気モーメントにどの程度影響を与えるか？
• RQ5 軸性形因子G_A(Q²)はデュアール形式で記述可能か？また、パイオン極支配はG_p(Q²)を正確に記述できるか？

主な発見

• 物理的点への補正により得られた核子の軸性電荷はg_A = 1.13(10)であり、実験結果と整合的であるが、チャーミカル補正の困難さに起因する大きな不確実性を伴う。
• ディラックおよびパウリの平均二乗半径は、チャーミカル摂動論の予測よりもパイオン質量に弱く依存している。
• 等スピン磁気モーメントおよびr.m.s.半径は、有限体積効果が小さく、現在の格子体積で信頼できる結果が得られていることを示している。
• 軸性形因子G_A(Q²)は実験的なデュアール形式よりも平坦であり、物理的値よりも大きな軸性質量が予測される。
• G_p(Q²)形因子はパイオン極支配の予測よりも平坦であり、パイオン質量よりも大きな極質量を必要とする。
• DWFデータをg_Aのチャーミカルフィットに含めると、顕著に異なる補正曲線が得られ、使用したパイオン質量範囲に敏感であることが示された。