[論文レビュー] The form factors for B -> pi l nu semileptonic decay from 2+1 flavors of domain-wall fermions

Taichi Kawanai, Ruth S. Van de Water+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 5, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 4

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、RBC/UKQCDアンサンブル上での2+1フレーバーのドメインウォールフェルミオンと相対論的bクォークを用いて、B →πlνの半レプトン性崩壊の形因子を計算している。SU(2)のチャーミカル摂動論を用いたチャーミカル-連続極限補外と、運動論的制約f+(0) = f0(0)を満たすモデルに依存しないBGL zパrametrizationを用いることで、全q²範囲にわたってf+とf0を抽出し、a₊⁽¹⁾/a₊⁽⁰⁾ = −2.15±0.63およびa₊⁽²⁾/a₊⁽⁰⁾ = −7.02±1.20という予備的な値を得ており、既存のステガリングフェルミオン計算に対する重要な独立的検証を提供している。

ABSTRACT

We present a calculation of the B -> pi l nu form factors with domain-wall light quarks and relativistic b-quarks on the lattice. We work with the 2+1 flavor domain-wall fermion and Iwasaki gauge-field ensembles generated by the RBC and UKQCD Collaborations. The chiral-continuum extrapolation is performed using SU(2) hard-pion chiral perturbation theory. To extrapolate the lattice form factors to the full kinematic range, we use the model independent z-parameterization and impose the kinematic constraint f_+(0) = f_0(0) at zero momentum transfer.

研究の動機と目的

• ステガリングフェルミオンに起因する系の誤差に依存しないドメインウォールフェルミオンを用いた、B →πlνの形因子f+とf0の独立したラティスQCD決定を提供すること。
• 軽いクォークの質量と格子間隔の影響を制御するため、SU(2)ハードパイオンチャーミカル摂動論を用いたチャーミカル-連続極限補外を実施すること。
• シミュレートされたパイオンエネルギーから全q²範囲への格子データの補外を、運動論的制約f+(0) = f0(0)を満たすモデルに依存しないBGL zパラメータ化を用いて行うこと。
• CKM行列要素|Vub|の正確な第一原理的入力を提供し、標準模型の厳密な検証を可能にすること。

提案手法

• 複数の格子間隔とパイオン質量を用いたRBC/UKQCDアンサンブルからの2+1フレーバーのドメインウォールフェルミオンとIwasakiゲージ場を用いて、離散化誤差とチャーミカル補外誤差を制御すること。
• 主に非摂動的正規化法によりベクトルカレント行列要素⟨π|Vμ|B⟩を計算し、Zbb^VとZll^Vを非摂動的に、ρbl^Vμを平均場改善摂動論の1ループで計算すること。
• B中間子の静止系においてf∥とf⊥をベクトルカレント行列要素から抽出し、相対論的運動論的関係を用いて物理的形因子f+とf0に変換すること。
• SU(2)チャーミカル摂動論を用いて、物理的パイオン質量と連続極限への形因子の補外を実施すること。
• BGL zパラメータ化を用いて、全q²範囲への形因子の補外を実施し、f+(0) = f0(0)の制約を課して運動論的整合性を確保すること。
• f+に対してz²まで、f0に対してz³までを含むz展開をフィッティングし、統計的誤差のみを考慮して、形因子の傾きと曲率を求める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ドメインウォールフェルミオンを用いて、運動量移動q²の全運動論的範囲にわたるB →πlνの形因子f+とf0の値は何か？
• RQ2 2+1フレーバーのドメインウォールフェルミオンアンサンブルに対して、SU(2)ハードパイオンチャーミカル摂動論を用いたチャーミカル-連続極限補外はどの程度正確に行えるか？
• RQ3 運動論的制約f+(0) = f0(0)を満たすモデルに依存しないBGL zパラメータ化は、全q²範囲への格子データの補外をどの程度信頼性高くかつ正確に可能にするか？
• RQ4 抽出されたf+の傾きと曲率は、既存のステガリングフェルミオン計算および実験データとどのように比較されるか？

主な発見

• 運動論的制約f+(0) = f0(0)を満たすBGL zパラメータ化を用いて、チャーミカル-連続極限補外された形因子f+とf0が全q²範囲にうまく延長されており、ユニタリティと解析性を満たしていることが保証されている。
• ベクトル形因子f+の予備的な傾きと曲率は、a₊⁽¹⁾/a₊⁽⁰⁾ = −2.15±0.63およびa₊⁽²⁾/a₊⁽⁰⁾ = −7.02±1.20として、統計的誤差のみを考慮して決定された。
• zフィッティングのχ²/d.o.f.は0.41、p値は66%であり、フィッティングの品質が良く、パラメータ化の信頼性が高いことを示している。
• 形因子f+とf0は、フェルミラブ・ラティスおよびMILC共同研究による独立したラティス決定と整合しており、手法と結果の妥当性が裏付けられている。
• 軽いクォークにドメインウォールフェルミオン、重いクォークに改善された作用を用いた相対論的bクォークを用いることで、チャーミカル対称性破れと重クォーク対称性破れに起因する系統的誤差が低減されている。
• 本結果は、B →πlν崩壊から|Vub|を正確に抽出するための、重要な独立したラティスQCDによる形因子決定を提供している。