[論文レビュー] The charmed-strange meson spectrum from overlap fermions on domain wall dynamical fermion configurations

S.J. Dong, Andrei Alexandru+5 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2009

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 8

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、空間スケール2.7 fmの2+1フレーバーのドメインウォール動的フェルミオン配置を用い、外殻のcharmおよびstrangeクォークにオーバラップフェルミオンを適用して、charm-strangeメソンスペクトルを計算した。結果は実験と非常に良好に一致しており、特にスカラー状態$D_{s0}^*(2317)$および軸性ベクトル状態$D_{s1}(2536)$において、exotic構成ではなく通常の$c\bar{s}$状態としての解釈を支持している。

ABSTRACT

The charmed-strange meson spectrum is calculated with the overlap valence fermions on 2+1 flavor domain wall dynamical configurations for $32^3 imes 64$ lattices with a spatial size of 2.7 fm. Both charm and strange quark propagators are calculated with the overlap fermion action. The calculated scalar meson at 2304(22) MeV and axial-vector meson at 2546(27) MeV are in good agreement with the experimental masses of $D{s0}^*$(2317) and $D_{s1}$(2536).

研究の動機と目的

• クォーク模型および先行のラティス予測との不一致を解消するため、改善されたフェルミオン作用を用いたラティスQCDによるcharm-strangeメソンスペクトルの計算。
• フェルミオン作用における$O(m^2a^2)$項の系統的誤差を回避するため、有限格子間隔でもチャーミカル対称性を保存するオーバラップフェルミオンを採用。
• $D_{s0}^*(2317)$状態がexotic状態（例：DK分子や四クォーク状態）であるか、それとも通常の$c\bar{s}$メソンであるかを検証する。
• 重い軽いメソンスペクトルの分野における2+1フレーバーのドメインウォール動的配置上でのオーバラップバリオンフェルミオンの性能を評価する。
• チャーミカル補正および連続極限を含む、制御された系統的誤差を伴う$D_S$スペクトルの第一原理的計算を提供する。

提案手法

• charmおよびstrangeバリオンクォークにオーバラップフェルミオン作用を適用し、$O(a)$および$O(ma)$離散化誤差を完全に排除する。
• 物理的海クォーク質量を有する動的ゲージ場を生成するため、HYPスメアリングを施した2+1フレーバーのドメインウォールフェルミオン配置を用いる。
• オーバラップバリオンフェルミオンをドメインウォール海クォークに適用するミックスドアクションアプローチを採用し、追加の低エネルギー定数$\Delta_{\text{mix}}$が1つだけ必要となる。
• 複数のクォーク質量に対応するためのマルチマスオーバラップインバーターを用い、$m_c a = 0.484$および$m_s a = 0.0426$を含むクォーク質量範囲での伝播関数を計算する。
• メソン相関関数の非線形フィッティングにより質量を抽出し、$m_{J/\psi}$および$m_{D_s}$の入力を用いて物理的charmおよびstrangeクォーク質量への補間を実施する。
• ハイパーファイン分裂および分散関係の系統的分析により、$m_c a = 0.484$におけるオーバラップフェルミオン作用の正確さを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2+1フレーバーのドメインウォール配置上でのオーバラップフェルミオン作用は、実験と整合するcharm-strangeメソンスペクトルをもたらすか？
• RQ2 $D_{s0}^*(2317)$状態は、通常の$c\bar{s}$メソンとしての記述が適切であるか、それともexotic状態（例：DK分子や四クォーク状態）としての記述がより適切か？
• RQ3 $O(m^2a^2)$誤差は、先行の$D_S$スペクトルラティス計算にどのような影響を及ぼすか？オーバラップフェルミオンはこれらの誤差を抑制できるか？
• RQ4 $m_c a = 0.484$におけるオーバラップフェルミオン作用の正確さは、$D_S$スペクトルの文脈でどの程度か？
• RQ5 このミックスドアクション設定を用いて、ハイパーファイン分裂およびメソン質量を物理的点に信頼性高く外挿できるか？

主な発見

• スカラー状態$D_{s0}^*(0^+)$の計算質量は2304(22) MeVであり、実験値2317.8(6) MeVと非常に良好に一致している。
• 軸性ベクトル状態$D_{s1}(1^+)$の計算質量は2546(27) MeVであり、実験値2535.35(84) MeVと整合的である。
• ハイパーファイン分裂$m_{D_s^*} - m_{D_s}$は152(9) MeVであり、実験値（152.3(5) MeV）と良好に一致している。
• 以前のクェンチドオーバラップ計算では$D_{s0}^*$質量が実験値より70(40) MeV高かったが、本研究では改善されたフェルミオン作用および大きな体積のおかげで、実験値に近い一致が達成された。
• $m_c a = 0.484$におけるオーバラップフェルミオン作用は、$O(m^2a^2)$誤差が最小限に抑えられており、$m_c a = 0.8$におけるハイパーファイン分裂のずれは0.4%未満にとどまり、重いクォークへの適用が妥当であることが裏付けられた。
• 結果から、$D_{s0}^*(2317)$にexotic構造の証拠は見つからず、通常の$c\bar{s}$スカラー状態としての解釈が支持されている。