[論文レビュー] On the chiral extrapolation of charmed meson masses

Xiao-Yu Guo, Yonggoo Heo+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2018

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、複数の共同研究グループ（PACS-CS、MILC、HPQCD、ETMC、HSC）の格子QCDデータを用いて、charm中間子の低エネルギー定数を決定するためのキラル補外フレームワークを開発した。600 MeV未塔の軽クォーク質量に対して高精度のフィットを達成し、$ar{K}D_s$ 閾値未満のηDチャンネルに幅の狭いExoticセクステット状態の存在を予測した。D_{s0}(2317)の崩壊幅は(45–49) keVと予測された。

ABSTRACT

We perform an analysis of QCD lattice data on charmed meson masses. The quark-mass dependence of the data set is used to gain information on the size of counter terms of the chiral Lagrangian formulated with open-charm states with J^P= 0^- and J^P =1^- quantum numbers. Of particular interest are those counter terms that are active in the exotic flavour sextet channel. A chiral expansion scheme where physical masses enter the extrapolation formulae is developed and applied to the lattice data set. Good convergence properties are demonstrated and an accurate reproduction of the lattice data based on ensembles of PACS-CS, MILC, HPQCD, ETMC and HSC with pion and kaon masses smaller than 600 MeV is achieved. It is argued that a unique set of low-energy parameters is obtainable only if additional information from HSC on some scattering observables is included in our global fits. The elastic and inelastic s-wave pi D and eta D scattering as considered by HSC is reproduced faithfully. Based on such low-energy parameters we predict 15 phase shifts and in-elasticities at physical quark masses but also for an additional HSC ensemble at smaller pion mass. In addition we find a clear signal for a member of the exotic flavour sextet states in the eta D channel, below the bar K D_s threshold. For the isospin violating strong decay width of the D_{s0}(2317) we obtain the range (45-49) keV.

研究の動機と目的

• J^P = 0^-および1^-の量子数を有する開放charm中間子のキラルラグランジアンにおける低エネルギー定数を決定すること。
• 複数のアンサンブルにわたる格子QCDデータにおけるcharm中間子質量のクォーク質量依存性を分析すること。
• 特にExoticフレーバー・セクステットチャンネルで有効な補正項（counter terms）の役割を評価すること。
• 展開に物理的質量を組み込むことで、キラル補外の収束性と精度を向上させること。
• HSCが提供する散乱観測量を含むグローバルフィットを用いて、s波πDおよびηD散乱の信頼できる位相シフトと非弾性度を抽出すること。

提案手法

• 物理的質量を補外式に入力として用いるキラル展開スキームを構築した。
• PACS-CS、MILC、HPQCD、ETMC、HSCの格子データを用い、pionおよびkaon質量が600 MeV未塔の範囲をカバーした。
• HSCの散乱観測量を含むグローバルフィットを実施し、低エネルギー定数を一意に制約した。
• フレームワークは、弾性および非弾性s波πDおよびηD散乱振幅を両方とも統合した。
• キラルラグランジアンにおける補正項がExoticフレーバー・セクステットチャンネルで果たす役割を分析した。
• 良好な収束性と複数のアンサンブルにおける格子データの正確な再現性により、フレームワークの妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 J^P = 0^-および1^-を有するcharm中間子のキラルラグランジアンにおける低エネルギー定数は何か？
• RQ2 Exoticフレーバー・セクステットチャンネルで有効な補正項は、charm中間子質量および散乱の記述にどのように影響を与えるか？
• RQ3 HSCの追加の散乱データがなければ、低エネルギー定数の一意なセットを決定できるか？
• RQ4 物理的クォーク質量におけるs波πDおよびηD散乱の位相シフトと非弾性度は何か？
• RQ5 $ar{K}D_s$ 閾値未満のηDチャンネルに幅の狭い共鳴状態の証拠はあるか？

主な発見

• 低エネルギー定数の一意な決定には、特に弾性および非弾性s波πDおよびηD散乱に対するHSCの散乱観測量データの組み込みが不可欠である。
• キラル補外フレームワークは良好な収束性を示し、pion質量が600 MeV未塔の複数のアンサンブルで格子データを正確に再現した。
• 物理的クォーク質量およびより小さなpion質量を持つ追加のHSCアンサンブルに対して、15個の位相シフトおよび非弾性度が予測された。
• Exoticフレーバー・セクステットチャンネルにおけるηD系において、$ar{K}D_s$ 閾値未満に明確な共鳴状態のシグナルが得られた。
• D_{s0}(2317)のアイソスピン破れ強い崩壊幅は(45–49) keVの範囲に予測された。