[論文レビュー] The B -> pi l nu form factor from unquenched lattice QCD with domain-wall light quarks and relativistic b-quarks

Taichi Kawanai, Oliver Witzel+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2012

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、RBC/UKQCD提携の2+1フレーバーのドメインウォールフェルミオン（軽いクォーク）と相対論的bクォークを用いた、未封印（unquenched）な格子QCD計算により、B →πlνの形因子を初めて計算した。ドメインウォール価値クォークと相対論的重いクォーク作用法を用い、非摂動的混合補正とO(αSa)補正を施した三相関関数を通じて、f∥およびf⊥の形因子を計算した。主な結果として、異なるゲージ作用法（Iwasaki）を用いた、新たな独立したf+(q²)の決定が得られ、既存の計算に対する重要な検証を提供し、長年の|Vub|のパズルを解消する手がかりとなる。

ABSTRACT

We report on a lattice-QCD calculation of the B to pi l nu form factor with domain-wall light quarks and relativistic b-quarks using the 2 + 1 flavor domain-wall fermion and Iwasaki gauge-field ensembles generated by the RBC and UKQCD Collaborations. We present initial results obtained from the coarser (a ~ 0.11 fm) 24^3 lattices and some of the finer (a ~ 0.086 fm) 32^3 lattices.

研究の動機と目的

• 軽クォークにドメインウォールフェルミオン、bクォークに相対論的クォーク作用法を用いた未封印格子QCDにより、B →πlν形因子f+(q²)を計算すること。
• 従来の計算（例：MILC）とは異るゲージ作用法（Iwasaki）を用いた、f+(q²)の独立した格子QCDによる決定を提供することにより、一貫性の検証と|Vub|のパズルの解消を図ること。
• 非摂動的混合補正とO(αSa)補正を用いることで、|Vub|の高精度抽出を可能とし、系争的不確実性を低減すること。
• 部分封印価値クォーク質量と複数の格子間隔を用いた、チャーミカル補外と連続極限補外を実施すること。

提案手法

• RBC/UKQCD提携が提供する2+1フレーバーのドメインウォールフェルミオンとIwasakiゲージ場のアンサンブルを用い、2つの格子間隔（a ≈ 0.11 fm および a ≈ 0.086 fm）で計算を実施。
• bクォークの大きな質量に起因する離散化誤差を抑えるために、相対論的重いクォーク（RHQ）作用法を採用。
• B mesonのゲージ不変ガウススムージング源とπ mesonの点ソーサーを用いた三相関関数を通じて、B →πlν行列要素を計算。
• 主に非摂動的手法を用いた非摂動的混合補正を実施。Zbb_VとZll_Vは非摂動的に、ρは平均場補正摂動論の1ループで計算。
• b →u ベクトルカレントのO(αSa)補正を実施するため、1ループ平均場補正摂動論で1つの微分作用法を用いた追加行列要素を計算。
• zパrameter化を用いて、q² = 0まで全運動的範囲にわたる形因子の補外を実施し、f+(q²)のモデルに依存しない決定を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Iwasakiゲージ系で、ドメインウォール価値クォークと相対論的bクォーク作用法を用いた、B →πlν形因子の格子QCD計算が可能か？
• RQ2 本手法で得られたf∥およびf⊥の形因子は、ステガードフェルミオンを用いたMILC やHPQCDの結果とどのように一致するか？
• RQ3 異なるゲージ作用法（Iwasaki）を用いることで、f+(q²)の抽出値およびそれによる|Vub|にどのような影響があるか？
• RQ4 部分封印価値クォークとチャーミカル摂動論を用いることで、物理的点への形因子の補外はどの程度可能か？
• RQ5 結果は実験的測定の微分崩壊断面積とどの程度一致し、最終的に得られる|Vub|の値は何か？

主な発見

• 本研究は、粗い（a ≈ 0.11 fm）24³格子と、細かい（a ≈ 0.086 fm）32³格子の一部のセットについて、初期結果を報告している。f∥およびf⊥は、複数の部分封印価値クォーク質量で計算されている。
• 非摂動的混合補正係数Zbb_Vは、Bs →Bs相関関数のプラトー近似により決定され、粗いアンサンブルでZbb_V = 10.037(34)が得られ、木レベル摂動論的推定値10.606とよく一致している。
• 三相関関数のRB→π_3,μ(t,tsnk)の比は、0 ≪ t ≪ tsnkの領域で明確なプラトーを示しており、励起状態の汚染が抑制されていることが示され、f∥およびf⊥の信頼性ある抽出が可能である。
• f∥およびf⊥は、ピオンエネルギーの関数として格子単位で提示されており、異なる価値クォーク質量および格子アンサンブル間で一貫性のある振る舞いを示している。
• 結果はまだ予備的であり、物理的点や連続極限への補外は行われていないが、粗いおよび一部の細かいアンサンブルで手法の妥当性が確認されている。
• 著者らは、ρ要因とO(a)補正項を含め、zパラメータ化を用いた完全なチャーミカルおよび連続極限補外を実施し、全運動的範囲にわたるf+(q²)の決定を計画している。