[論文レビュー] Pseudoscalar meson decay constants f(K), f(D) and f(D(s)), from N(f) = 2 twisted mass Lattice QCD

B. Blossier, Sivano Simula+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2008

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 5

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、3つの格子間隔と系統的誤差のより良い制御を用いて、Nf = 2のねじれ質量フェルミオンで、準スカラー中間子の崩壊定数 fK、fD、fDs を計算している。結果は fK = 157.5 ± 0.8(stat.) ± 3.3(syst.) MeV および fDs = 248 ± 3(stat.) ± 8(syst.) MeV を得ており、後者は実験的平均値と2.3σの不一致を示しており、Ds崩壊定数の測定における継続的な不一致を強調している。

ABSTRACT

for the European Twisted Mass Collaboration (ETMC) We present the results of a lattice QCD calculation of the pseudoscalar meson decay constants fK, fD and fDs, performed with Nf = 2 dynamical fermions. The simulation is carried out with the tree-level improved Symanzik gauge action and with the twisted mass fermionic action at maximal twist. With respect to our previous study [1], here we have analysed data at three values of the lattice spacing (a ≃ 0.10fm,0.09fm,0.07fm) and performed the continuum limit, and we have included at a = 0.09fm data with a lighter quark mass (mπ ≃ 260MeV) and a larger volume (L ≃ 2.7fm), thus having at each lattice spacing L ≥ 2.4fm and Mπ L ≥ 3.6. Our result for the kaon decay constant is fK = (157.5 ± 0.8|stat. ± 3.3|syst.)MeV and for the ratio fK / fπ = 1.205 ± 0.006|stat. ± 0.025|syst., in good agreement with the other Nf = 2 and Nf = 2+1 lattice calculations. For the D and Ds meson decay constants we obtain fD = (205±7|stat. ±7|syst.)MeV, in good agreement with the CLEO-c experimental measurement and with other recent Nf = 2 and Nf = 2 + 1 lattice calculations, and fDs = (248 ± 3|stat. ± 8|syst.)MeV that, instead, is 2.3σ below the CLEO-c/BABAR experimental average, confirming the present tension between lattice calculations and experimental measurements.

研究の動機と目的

• Nf = 2の動的フェルミオンを用いたラティスQCDにおいて、準スカラー中間子の崩壊定数 fK、fD、fDs を計算すること。
• 3つの格子間隔を用いて連続体極限に外挿することで、精度を向上させること。
• クォーク質量と空間体積のより細かな制御を通じて、系統的不確実性を低減すること。L ≥ 2.4fm および MπL ≥ 3.6 を満たす。
• ラティスQCDの結果と実験的測定値の間の不一致、特に fDs に関して解消すること。
• 他の Nf = 2 および Nf = 2+1 ラティス計算、および実験データとの比較のためのベンチマークを提供すること。

提案手法

• シミュレーションでは、木レベルで改善されたシマンジックゲージ作用と、最大ねじれでのねじれ質量フェルミオン作用を用いる。
• 連続体外挿のため、3つの格子間隔（a ≈ 0.10, 0.09, 0.07 fm）を用いる。
• a = 0.09 fm のデータには、より軽いπ中間子質量（mπ ≈ 260 MeV）とより大きな空間体積（L ≈ 2.7 fm）が含まれており、有限体積およびヘッジ・エクストラポレーションの制御を強化している。
• 統計的不確実性は標準誤差解析により推定され、系統的不確実性はフィッティング手順およびスケール設定の変化を用いて評価される。
• 格子間隔依存性を考慮したフィット関数を用いて連続体極限をとる。
• 結果は、実験的測定値および他のラティス研究と比較され、一貫性の有無や不一致の有無を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 連続体極限をとった Nf = 2 のねじれ質量ラティスQCDフレームワークにおいて、K中間子崩壊定数 fK の値は何か？
• RQ2 DおよびDs中間子崩壊定数 fD と fDs は、実験的測定値および他のラティス計算とどのように比較できるか？
• RQ3 結果が、以前の Nf = 2 および Nf = 2+1 ラティス研究とどの程度一貫しているか？
• RQ4 より良い統計、より細かい格子、およびより大きな体積が、fK、fD、fDs の精度に与える影響は何か？
• RQ5 fDs に関して、ラティスQCDの予測と実験的平均値の間で、継続的な不一致が存在するか？

主な発見

• K中間子崩壊定数は fK = 157.5 ± 0.8(stat.) ± 3.3(syst.) MeV として決定され、他の Nf = 2 および Nf = 2+1 ラティス計算と整合的である。
• 比 fK/fπ は 1.205 ± 0.006(stat.) ± 0.025(syst.) として計算され、以前のラティス結果と一致を確認した。
• D中間子崩壊定数は fD = 205 ± 7(stat.) ± 7(syst.) MeV として得られ、CLEO-cの実験的測定値と良好に一致している。
• Ds中間子崩壊定数は fDs = 248 ± 3(stat.) ± 8(syst.) MeV として決定され、これは CLEO-c/BABAR 実験平均値よりも 2.3σ 低い値である。
• 本研究では、系統的不確実性の制御が向上したにもかかわらず、ラティスQCDの結果と実験的測定値の間で fDs に関して継続的な不一致が確認された。
• a = 0.09 fm でのより軽いクォーク質量とより大きな体積の導入により、ヘッジ・エクストラポレーションおよび有限体積補正の信頼性が向上した。