[論文レビュー] Scalar glueball and meson spectroscopy in unquenched lattice QCD with improved staggered quarks

Eric B. Gregory, A.C. Irving+3 more|ArXiv.org|Oct 11, 2005

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、MILCゲージ配置上のAsqtad改善ステガードフェルミオンを用いて、非遮断格子QCDにおけるスカラーグルーギューブルおよびメソンスペクトルを調査した。スカラーグルーギューブル質量は遮断値に近いまま保たれている一方、非特異状態および特異状態のスカラーメソンには顕著な混合および崩壊チャネル効果が見られ、特に軽いクォーク質量において、最も軽い特異状態スカラーメソンが非特異状態の下に位置しており、その質量決定にたんぱく質の破れおよび物理的$π\pi$二粒子閾値の影響が示唆される。

ABSTRACT

We present results of an exploratory study of singlet scalar states in unquenched QCD using both glueball and meson operators. Results for non-singlet non-strange scalar mesons are also presented. We use Asqtad improved staggered fermions and gauge configurations generated by the MILC collaboration at lattice spacings of .12 and .09 fm. In this formulation, the glueball mass is not significantly different from the quenched value at finite lattice spacing. Significant taste violations are present in the scalar sector. At light quark masses, decay channels complicate the mass determinations. There is some evidence that the non-strange singlet meson lies below the non-singlet meson.

研究の動機と目的

• 動的改善ステガードフェルミオンを用いて、非遮断QCDにおけるスカラーグルーギューブルおよびメソンスペクトルを研究すること。
• 軽いクォーク質量がスカラー状態の質量に与える影響、特に崩壊チャネルおよびたんぱく質対称性の破れの影響を評価すること。
• 特異状態および非特異状態のスカラーメソン質量を比較し、特異状態チャネルにおける非接続クォークループの役割を調査すること。
• 特にたんぱく質の破れおよびパリティ混合効果に関して、ステガードフェルミオンがスカラー領域でどれほど信頼できるかを評価すること。
• 軽い動的クォークを含む完全なQCDにおいて、スカラーグルーギューブル質量が遮断値と顕著に異なるかどうかを特定すること。

提案手法

• 0.12 fmおよび0.09 fmの格子間隔を持つMILCゲージ配置上に、Asqtad改善ステガードフェルミオンを用いる。
• スカラーメソンに対して、接続および非接続相関関数を用い、非接続部は48個のノイズベクトルを用いた確率的推定法で計算する。
• 時間相関関数 $\mathcal{C}(t) = \sum_n [A_n e^{-m_n(\Gamma_S \otimes \Gamma_T)t} + (-1)^t B_n e^{-m_n(\gamma_4\gamma_5\Gamma_S \otimes \gamma_4\gamma_5\Gamma_T)t}]$ の因子化フィットを適用し、質量を抽出する。この際、振動するパリティパートナーも含む。
• 有効質量プロットと最小時間スライスを変化させたフィットを用いて、安定性を評価し、基底状態の質量を抽出する。
• 2粒子閾値（$\pi\pi$、$K\bar{K}$）と比較し、Gell-Mann-Okubo式を用いて$\eta$質量を推定する。
• ステガードフェルミオンのチャーミカル摂動論を適用し、たんぱく質対称性の破れが$a_0$の崩壊および相関関数の挙動に与える影響を解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 改善ステガードフェルミオンを用いた非遮断QCDにおけるスカラーグルーギューブル質量は、遮断値と顕著に異なるか？
• RQ2 軽いクォーク質量および開放された崩壊チャネルは、非特異状態および特異状態のスカラーメソンスペクトルにどのように影響するか？
• RQ3 スカラー領域におけるたんぱく質の破れが、特に特異状態チャネルにおいて、質量決定をどれほど歪めるか？
• RQ4 データが示唆するように、最も軽い特異状態スカラーメソン状態は、それに対応する非特異状態スカラーメソンの下にあるか？
• RQ5 特異状態チャネルにおける観察された低エネルギースカラー状態は、たんぱく質対称性の破れに起因する有効なGパリティの破れによって説明可能か？

主な発見

• 改善ステガードフェルミオンを用いた非遮断QCDにおけるスカラーグルーギューブル質量は、有限な格子間隔において遮断値と顕著に異なるものではない。
• 非特異状態スカラーメソンのフィットでは、$\pi + \eta$閾値以下の低エネルギー状態が観測され、これは$a_0(980)$共鳴状態と整合的であり、MILCの独立的な観測とも一致する。
• スカラー領域におけるたんぱく質対称性の破れは中程度であり、粗い格子では最大で15％に達し、パイオングループと同程度の大きさである。
• 最も軽いエンsemblesにおいて、特異状態スカラーメソンの非接続相関関数$D(t)$は$t=10$まで測定可能であり、1つのスカラー状態と1つの振動状態を含む安定なフィットが得られた。
• 軽いクォーク質量において、最も軽い特異状態スカラーメソン状態は$\pi\pi$二粒子閾値の上またはその近辺に位置しており、物理的崩壊チャネルが開いていることが示唆される。
• 2フレーバーの特異状態スカラーメソンが、それに対応する非特異状態スカラーメソンの下にある可能性があるという証拠があり、混合またはエネルギー準位の逆転効果の可能性を示唆している。