[論文レビュー] QCD thermodynamics with two flavours of Wilson fermions on large lattices

Bastian B. Brandt, Anthony Francis+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2012

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 16被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、大規模な格子（Nt=16, Ns=32, 48, 64）を用い、摂動論的にO(a)補正を施したウィルソンフェルミオンを用いて、2フレーバーQCDにおけるホッジ的相転移を調査する。離散化効果と有限体積効果を最小限に抑えるために、mπ ≈ 290 MeVの定常物理的ラインに沿った最初の結果を提示する。2つの走査において、臨界温度は245 MeVおよび211 MeVであり、スクリーニング質量の結果から、1.16TC以上でU_A(1)対称性がほぼ完全に回復していることが示唆される。

ABSTRACT

We explore the phase diagram of two flavour QCD at vanishing chemical potential using dynamical O(a)-improved Wilson quarks. In the approach to the chiral limit we use lattices with a temporal extent of N_t=16 and spatial extent L=32,48 and 64 to enable the extrapolation to the thermodynamic limit with small discretisation effects. In addition to an update on the scans at constant κ, reported earlier, we present first results from scans along lines of constant physics at a pion mass of 290 MeV. We probe the transition using the Polyakov loop and the chiral condensate, as well as spectroscopic observables such as screening masses.

研究の動機と目的

• 2フレーバーQCDの摂動的極限におけるチャーミカル相転移の順序を、格子QCDシミュレーションを用いて特定すること。
• 大規模な空間的格子（Ns=32, 48, 64）と固定されたNt=16を用いることで、有限格子間隔および有限体積効果に起因する系統的誤差を制御すること。
• スカラーチャネルおよび擬スカラーチャネルにおけるスクリーニング質量を用いて、異常なU_A(1)対称性の破れの強度を調査すること。
• 複数の体積およびクォーク質量からのデータを用いて、チャーミカル極限へのスケーリング解析を実施すること。
• 高い統計的精度で、ポリコフ・ループおよびチャーミカル凝集の感受度のピーク位置から臨界温度を抽出すること。

提案手法

• シミュレーションでは、16×32³、16×48³、16×64³の格子上で、2つの縮退した動的クォークを用いた非摂動的O(a)補正を施したウィルソンフェルミオンを用いる。
• スケールはCLSの結果 r₀ = 0.503(10) fm を用い、β範囲5.20–5.50におけるr₀/a値の補間を実施する。
• 定常物理的ラインは、μ=2 GeVにおけるMS̄スキームでの正規化クォーク質量のCLS入力値を用いて調整する。
• 臨界温度は、APEスメアリングを施したポリコフ・ループおよび差分をとったチャーミカル凝集の感受度のピーク位置として特定する。
• スクリーニング質量は、点源を用いたベクトル、軸ベクトル、擬スカラー、スカラー密度の2点相関関数から計算する。
• 誤差解析には1000回の再サンプリングを用いたブートストラップ法を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2フレーバーQCDのチャーミカル極限におけるチャーミカル相転移の順序は何か？
• RQ2 異常なU_A(1)対称性の破れの強度は温度に伴いどのように変化し、いつ対称性が回復するか？
• RQ3 離散化および有限体積効果は、臨界温度のスケーリング挙動にどの程度歪められるか？
• RQ4 擬スカラー、スカラー、ベクトル、軸ベクトルチャネルにおけるスクリーニング質量は、脱コンfinement転移を越えてどのように変化するか？
• RQ5 大規模な格子と複数の体積を用いることで、系統的誤差を十分に制御したスケーリング解析が可能か？

主な発見

• π中間子質量が約510 MeVのときのチャーミカル転移の臨界温度は245 MeVであり、mπ ≈ 290 MeVのときには211 MeVである。
• ポリコフ・ループおよびチャーミカル凝集の感受度が、誤差の範囲内で同じ温度でピークを示し、TCの決定に一貫性があることを確認した。
• 擬スカラーのスクリーニング質量は、0.84TCで約0.33×(2πT)から、1.16TCで漸近的値2πTの約70%まで上昇し、TC近傍で完全な熱化が達成されていないことを示唆している。
• ベクトルおよび軸ベクトルのスクリーニング質量は、TCを超えると縮退し、チャーミカル対称性の回復を示している。
• スカラーのスクリーニング質量は、TCを超えると擬スカラー質量に近づき、U_A(1)対称性の破れが著しく弱体化していることを示しており、1.16TCでほぼ縮退が観測された。
• 結果は、U_A(1)対称性が1.16TC近傍で回復していることと整合しており、異なるフェルミオン作用素を用いた先行研究と定性的に一致している。