[論文レビュー] Properties of pseudoscalar flavour-singlet mesons from 2+1+1 twisted mass lattice QCD

Krzysztof Cichy, Vincent Drach+6 more|arXiv (Cornell University)|Nov 19, 2012

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 20被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、Nf=2+1+1歪み質量格子QCDを用い、3つの格子間隔と230〜500 MeVの中間子質量を用いて、擬スカラー flavour singlet meson η および η′ の質量を計算した。価値の strange 及び charm quark に対して Osterwalder-Seiler 混合作用法を導入し、分散低減による統計的精度の向上により、η meson の質量が改善されたが、η′ の質量決定は依然としてノイズの影響を受けており、改善されたマッチング技術にもかかわらず限界がある。

ABSTRACT

We study properties of pseudoscalar flavour-singlet mesons from Wilson twisted mass lattice QCD with Nf=2+1+1 dynamical quark flavors. Results for masses are presented at three values of the lattice spacing and light quark masses corresponding to values of the pion mass from 230 MeV to 500 MeV. We briefly discuss scaling effects and the light and strange quark mass dependence of the eta mass. In addition we present an exploratory study using Osterwalder-Seiler type strange and charm valence quarks. This approach avoids some of the complications of the twisted mass heavy doublet. We present first results for matching valence and unitary actions and a comparison of statistical uncertainties.

研究の動機と目的

• Nf=2+1+1 歪み質量格子QCDにおいて、制御された系統的不確実性を伴って η および η′ meson の質量を決定すること。
• 統計的ノイズの低減とフレーバー対称性の破れを回避するため、価値の strange 及び charm quark に Osterwalder-Seiler フェルミオンを用いることの有効性を検討すること。
• meson 質量決定におけるユニタリ型と混合作用法の統計的精度および系統的不確実性を比較すること。
• 中間子質量や η 質量といった物理的観測量を用いて、価値クォークと海クォーク作用法のマッチングを実施すること。
• 海クォーク寄与が η meson 質量に与える影響と、マッチング条件依存性を評価すること。

提案手法

• ETMC のゲージ配置を用い、Nf=2+1+1 の動的クォークを含む、3つの格子間隔（a ≈ 0.061–0.086 fm）および230〜500 MeV の中間子質量を対象とする。
• 海クォークおよび価値クォークの両方にウィリアムズ歪み質量フェルミオンを用い、臨界質量へのチューニングにより最大ねじれでの自動的 O(a) 修正を達成する。
• フレーバー混合を回避し、分散低減技術を可能にするために、strange 及び charm quark に Osterwalder-Seiler 形式の価値クォークを導入する。
• 中間子質量や η meson 質量といった物理的観測量を用いて、ユニタリ型と混合作用法の形式の間のマッチングを実施する。
• 相関行列からの固有値および有効質量の抽出に一般化固有値問題（GEVP）を適用し、統計的誤差は確率的推定法により推定する。
• 今後の作業では、点対点法および拡張されたオペレーター基底を用いて、η′ 質量の決定を改善する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Nf=2+1+1 歪み質量QCDにおいて、η および η′ meson の質量は中間子質量および格子間隔にどのように依存するか？
• RQ2 Osterwalder-Seiler 混合作用法は、ユニタリ型と比較して η meson 質量の統計的不確実性を低減できるか？
• RQ3 海クォーク寄与は η meson 質量にどのような影響を及ぼし、価値クォークと海クォーク作用法のマッチングにどのような影響を与えるか？
• RQ4 Osterwalder-Seiler 価値クォーク質量は、中間子マッチングから得られたものとどの程度一致するか？ これは作用法の一貫性に何を示唆するか？
• RQ5 η′ meson 質量決定における系統的不確実性は何か？ また、点対点相関関数のような改善手法により、それらを低減できるか？

主な発見

• 物理的点における η meson 質量は Mη = 558(14)stat(45)syst MeV と決定され、以前の結果と整合的であり、追加のアンサンブルを含めても安定している。
• Osterwalder-Seiler 法では、ユニタリ型と比較して η meson 固有値の相対誤差が同等またはわずかに良好であり、後方時間スライスでは有効質量誤差が2倍以上低減されている。
• 連続する固有値間の相関は、OS 場合（1に近い）がユニタリ型（≤0.8）よりも顕著に高いため、η meson の統計的精度の向上が説明できる。
• OS η 質量は、ユニタリ型 η 質量と比較して、OS 中間子質量への依存性が低く、η 状態における海クォーク寄与の影響が強いことを示している。
• OS η′ 質量はユニタリ結果と誤差内に一致しているが、統計的不確実性は依然として大きく、ユニタリ型と比較して精度の向上は限定的である。
• η 質量を用いた価値クォークと海クォーク作用法のマッチングにより、中間子マッチングから得られた結果と整合するOS strange quark 質量が得られ、混合作用法の妥当性が裏付けられた。