[論文レビュー] Study of the scalar charmed-strange meson Ds0*(2317) with chiral fermions

Ming Gong, A. Li+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 2011

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 6被引用数 5

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、$2+1$フレーバーのドメインウォールフェルミオンの配置上でオーバlapfermionを用い、スカラーのcharm-strangeメソン $D_{s0}^{*}(2317)$ が四クォークメソンであるかどうかを調査する。$Z_4$グリッドソースとハイブリッド境界条件を用いて、二メソン散乱状態とコンパクトな四クォーク状態を区別する。著者らは四クォーク状態の証拠を発見できず、代わりに四クォーク相関関数は散乱状態の塔によってよく記述され、$D_{s0}^{*}(2317)$ は通常の $c\bar{s}$ メソンである可能性が高いことが示唆される。

ABSTRACT

The recently discovered charmed-strangemeson Ds0*(2317) has been speculated to be a tetraquark mesonium. We study this suggestion with overlap fermions on 2+1 flavor domain wall fermion configurations. We use 4-quark interpolating operatorswith Z4 grid sources on two lattices (16 imes16 imes16 imes32 and 24 imes24 imes24 times64) to study the volume dependence of the states in an attempt to discern the nature of the states in the four-quark correlator to see if they are all two-meson scattering states or if one is a tetraquark mesonium. We also use the hybrid boundary condition method for this purpose which is designed to lift the two-meson states in energy while leaving the tetraquark mesonium unchanged. We find that the volume method is not effective in the present case due to the fact that the scattering states spectrum is closely packed for such heavy states so that one cannot separate out individual scattering states since the volume dependence is skewed as a result. However, the hybrid boundary condition method works and we found that the four-quark correlators can be fitted with a tower of two-meson scattering states. We conclude that we do not see a tetraquark mesonium in the Ds0*(2317) meson region.

研究の動機と目的

• スカラーのcharm-strangeメソン $D_{s0}^{*}(2317)$ が四クォークメソンであるか、二メソン散乱状態であるかを特定すること。
• 体積依存性およびハイブリッド境界条件法が、charm領域におけるコンパクトな四クォーク状態と広がった散乱状態を区別するのに有効であるかを検証すること。
• 動的ドメインウォールフェルミオン配置上でヘリカルオーバラップフェルミオンを用いて、$D_{s0}^{*}(2317)$ エリアの高精度なスペクトル測定を行うこと。
• Exoticな四クォーク状態または分子的状態と比較して、$c\bar{s}$ メソン解釈の妥当性を評価すること。

提案手法

• チャーミック対称性を保存し、$O(m^2a^2)$ の誤差を低減するために、$2+1$フレーバーのドメインウォールフェルミオンゲージ配置上にバリエンスクォークとしてオーバラップフェルミオンを用いる。
• 統計的ノイズを低減するために、四クォーク相関関数の複数の確率的ノイズ源を効率的に生成するため、$Z_4$グリッドソースを用いる。
• 二メソン散乱状態のエネルギーを上げる一方で、コンパクトな四クォーク状態のエネルギーを保持するハイブリッド境界条件を適用する。
• 周期的境界条件とハイブリッド境界条件の両方を用いて、四クォーク相関関数のバリエーションフィッティングを行い、エネルギー準位とスペクトル重みを抽出する。
• 相関関数比（$C_{16^3}/C_{24^3}$）の体積依存性を分析し、二体散乱状態に特徴的な $1/L^3$ スケーリングが現れるかを検証する。
• $D_{s0}^{*}(2317)$ エリアに制約を加えた、$DK$ および $D_s\pi$ 散乱状態の塔を含むフィッティングモデルを用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 この $D_{s0}^{*}(2317)$ 状態は、コンパクトな四クォークメソンであるか、分子的性質を持つ二メソン散乱状態であるか？
• RQ2 相関関数の体積依存性は、単一のコンパクト状態と散乱状態の塔を区別できるか？
• RQ3 ハイブリッド境界条件法は、散乱状態のエネルギーを上げることで四クォーク状態を明確に分離できるか？
• RQ4 四クォーク相関関数のスペクトル重みとエネルギー準位は、真の四クォーク共鳴状態ではなく、二メソン状態の重ね合わせと整合的か？
• RQ5 ヘリカルフェルミオンを用いたラティスQCDで、$c\bar{s}$ メソン質量を正確に再現できるか。これは、通常のクォーク模型解釈を支持する。

主な発見

• 体積依存性手法は、charm領域に密に詰まった散乱状態のため効果がなく、個々の状態の分解能が妨げられる複雑で歪んだ体積スケーリングを引き起こす。
• ハイブリッド境界条件法は、散乱状態のエネルギーを効果的に上げる一方で、四クォーク状態のエネルギーを保持し、周期的境界条件と明確な比較が可能になる。
• 四クォーク相関関数は、$DK$ および $D_s\pi$ の二メソン散乱状態の塔によってよく記述され、2.3 GeV付近に別個の低エネルギーのコンパクト四クォーク状態が存在する証拠はない。
• $D_{s0}^{*}(2317)$ エリアのフィットされたエネルギー $E'$ は一貫して3.7 GeV以上であり、これは低エネルギーの四クォーク状態ではなく、高エネルギー励起状態が支配的であることを示唆する。
• ハイブリッドおよび周期的境界条件からのフィットされた $W$ パラメータは、$24^3 \times 64$ ラティスで一致しており、フィッティングモデルの妥当性が裏付けられ、Exotic状態との混合は顕著でないことが示唆される。
• $D_{s0}^{*}(2317)$ エリアに四クォークメソンの証拠は見つからず、これは通常の $c\bar{s}$ スカラー中間子であるという解釈を支持する。