[論文レビュー] SU(3) flavour symmetry breaking and charmed states

R. Horsley, Johannes Najjar+8 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2013

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 6被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、開 charm メソンおよび charm バリオンの質量を格子 QCD で決定するために、部分的脱却のバリオン charm クォークにまで拡張された SU(3) フレーバー対称性破れ展開を提案する。平均クォーク質量を固定し、格子データに対する制約付きフィットを用いることで、物理的質量の高精度推定が可能となり、QCD イソスピン破れ効果を含む。予備的な結果では、D および Ds 状態について実験値と良好な一致を示し、二重に charm の付いたバリオンについても有望な予測が得られている。

ABSTRACT

By extending the SU(3) flavour symmetry breaking expansion from up, down and strange sea quark masses to partially quenched valence quark masses we propose a method to determine charmed quark hadron masses including possible QCD isospin breaking effects. Initial results for some open charmed pseudoscalar meson states and singly and doubly charmed baryon states are encouraging and demonstrate the potential of the procedure. Essential for the method is the determination of the scale using singlet quantities, and to this end we also give here a preliminary estimation of the recently introduced Wilson flow scales.

研究の動機と目的

• 格子 QCD における開 charm ピクトルメソン（D⁰, D⁺, Dₛ⁺）および一重・二重に charm を持つバリオン（Σc, Ξcc, Ωcc）の質量を決定すること。
• 海クォークが SU(3) フレーバー対称性破れに合わせて調整されている間、charm クォークを部分的脱却のバリオンクォークとして扱い、QCD イソスピン破れ効果を含めること。
• 海クォーク質量を超えるバリオンクォーク質量を含めるために、SU(3) フレーバー対称性破れ展開を拡張し、物理的クォーク質量のより正確な決定を可能とすること。
• シングレット量およびウィルソンフロー スケールを用いて格子スケールを設定し、質量予測の精度を向上させること。

提案手法

• 本手法は、クォーク質量における SU(3) フレーバー対称性破れ展開を用い、次に次に高い順序（NNLO）まで含める。展開係数は格子データによって制約される。
• 展開には δμq（バリオンクォーク質量が平均からのずれ）および δmq（海クォーク質量のずれ）の項が含まれ、複数のクォーク質量における格子データへのフィットにより係数が決定される。
• 完全なダイナミカルな charm クォークシミュレーションを必要とせず、部分的脱却のバリオン charm クォークを用いることで、物理的 charm クォーク質量に到達可能となる。
• 物理的点は、π⁺、K⁺、ηc の実験的質量に展開係数をフィットすることで決定され、u, d, s クォークの δμc* および δmq* が得られる。
• 格子スケールはウィルソンフロー スケールを用いて設定され、精度向上のための予備的推定が行われている。
• 外側のリングに属するハドロンに焦点を当てることで、分離クォーク線の寄与と混合を回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 部分的脱却の charm クォークを用いた SU(3) フレーバー対称性破れ展開は、格子 QCD における開 charm メソンおよび charm バリオンの質量を正確に予測できるか？
• RQ2 クォーク質量における制約付き展開が、D⁰、D⁺、Dₛ⁺ および Ξcc 状態の実験的質量をどの程度正確に再現できるか？
• RQ3 完全なダイナミカルな charm シミュレーションなしに、この部分的脱却アプローチで QCD イソスピン破れ効果をどの程度正確に捉えることができるか？
• RQ4 バリオン charm クォークおよびより重い質量にまで展開を拡張した場合、SU(3) 展開の収束性はどの程度か？
• RQ5 実験的データが限られる二重に charm を持つバリオン、例えば Ξcc⁺ や Ωcc⁺ の質量を予測するのに、この手法は信頼性を持って拡張可能か？

主な発見

• D⁰、D⁺、Dₛ⁺ メソンについて、実験的質量と良好な一致が得られ、質量差が妥当な範囲にあり、強いスケーリング違反は観察されなかった。
• 二重に charm を持つバリオン（Ξcc⁺ および Ωcc⁺ を含む）に対する予備的予測は、SELEX コラボレーションの Ξcc⁺ の候補状態と整合的であり、欠落した状態の予測可能性を示唆している。
• 展開は高い収束性を示し、バリオンクォーク質量の範囲（含む charm）において、質量依存性の曲率はやや弱い。
• 物理的 charm クォーク質量 δμc* の決定は、実験的 ηc 質量と整合的であり、フィッティング手順の妥当性が裏付けられた。
• 同じ係数を mᵤ=mₔ および mᵤ≠mₔ の両ケースに適用可能なことから、純粋な QCD 貢献によるイソスピン破れの分離に成功した。
• ウィルソンフロー スケールを用いたスケール設定により、信頼性の高い格子スケールの予備的推定が得られ、質量予測の精度を支持する。