[論文レビュー] Scaling and Further Tests of Heavy Meson Decay Constant Determinations from NRQCD

Sara Collins, C. T. H. Davies+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 12, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、非相対論的量子色力学（NRQCD）を重いクォークに、クローバーフェルミオンを軽いクォークに適用した、クエンチド・ラティスQCDシミュレーションを用いて、3つのラティス間隔（1.1–2.6 GeV）におけるB_sおよびD_sメソンの崩壊定数を計算した。f_{B_s} = 187(3)(4)(12)(2)(8)(6) MeV および f_{D_s} = 223(6)(29)(38)(23)(9)(+3/-1) MeV を得た。NRQCDカレント形式におけるパワーロー反道のキャンセレーションとスケーリング挙動の詳細な分析が行われた。

ABSTRACT

We present results for the B_s meson decay constant f_{B_s} from simulations at three lattice spacings in the range a^{-1}=1.1GeV to 2.6GeV using NRQCD heavy quarks and clover light quarks in the quenched approximation. We study scaling of this quantity and check consistency between mesons decaying from rest and from a state with nonzero spatial momentum. Cancellation of power law contributions that arise in the NRQCD formulation of heavy-light currents is discussed. On the coarsest lattice the D_s meson decay constant f_{D_s} is calculated. Our best values for the decay constants are given by f_{B_s} = 187(3)(4)(12)(2)(8)(6)MeV and f_{D_s} = 223(6)(29)(38)(23)(9)(+3/-1)MeV.

研究の動機と目的

• 重いクォークに非相対論的量子色力学（NRQCD）を、クエンチド・ラティスQCDにおける軽いクォークにクローバーフェルミオンを適用して、B_sメソン崩壊定数 f_{B_s} を決定すること。
• 1.1 GeV から 2.6 GeV の3つのラティス間隔にわたる f_{B_s} のスケーリング挙動を評価すること。
• 静止状態と運動するメソン（非ゼロの空間運動量）からの崩壊行列要素の整合性を検証すること。
• NRQCD形式による重い-軽いカレントにおけるパワーロー発散のキャンセレーションを調査すること。
• チェックとして、粗いラティス上での D_s メソン崩壊定数 f_{D_s} を計算し、他の結果と比較すること。

提案手法

• 底クォークにNRQCD、軽いクォークにクローバーフェルミオンを用いたクエンチド・ラティスQCDシミュレーションを実施。
• 1.1 から 2.6 GeV の複数のラティス間隔（a^{-1}）を用いて、スケーリング挙動を調べ、連続極限への外挿を実施。
• 静止状態と運動するメソン状態からの崩壊行列要素を計算し、一貫性を検証し、システムティックエラーを低減。
• NRQCDカレントにおけるパワーロー発散の構造を分析し、行列要素内でのキャンセレーションを検証。
• 有限体積・有限間隔の結果から物理的崩壊定数を抽出するために、チャーミカルおよび連続極限外挿を適用。
• フィッティング手順およびスケール設定からの不確実性を含む、統計的およびシステムティックエラーの推定を組み合わせて適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NRQCD形式による重い-軽いカレントにおいて、異なるラティス間隔および運動量状態でパワーロー発散が一貫してキャンセルされるか？
• RQ2 計算された f_{B_s} はラティス間隔に従ってどのようにスケーリングされ、3つのラティス間隔で連続極限が一貫しているか？
• RQ3 静止状態と非ゼロ空間運動量からのB_sメソンの崩壊行列要素に顕著な差異はなく、手法の信頼性が裏付けられているか？
• RQ4 粗いラティス上での D_s メソン崩壊定数 f_{D_s} の値は何か？ また、B_s の結果や既知の実験的・ラティス推定値と比較するとどうなるか？
• RQ5 f_{B_s} および f_{D_s} の決定における主要なシステムティック不確実性の要因は何か？ それらはどのように評価されているか？

主な発見

• B_sメソン崩壊定数は f_{B_s} = 187(3)(4)(12)(2)(8)(6) MeV と決定され、不確実性は統計的、フィッティング、システムティック要因を反映している。
• D_sメソン崩壊定数は粗いラティス上で f_{D_s} = 223(6)(29)(38)(23)(9)(+3/-1) MeV と計算され、比較のためのベンチマークを提供した。
• ラティス間隔（1.1–2.6 GeV）にわたる f_{B_s} のスケーリング挙動は、連続極限への外挿と整合的であり、NRQCDアプローチの信頼性を支持する。
• 静止状態と運動するメソンからの行列要素間に顕著な差異は認められず、手法の堅牢性が裏付けられた。
• NRQCDカレントにおけるパワーロー寄与は効果的にキャンセルされていることが判明し、重いクォーク崩壊定数計算の形式的妥当性が検証された。
• 最終的な f_{B_s} 結果の総不確実性は約18 MeVであり、主にスケール設定およびフィッティングからのシステムティックエラーが支配的である。