[論文レビュー] The heavy quarkonium spectrum from quenched lattice QCD

Peter Boyle|ArXiv.org|Mar 10, 1999

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、二つの格子定数を用い、クエンチド近似とタドゥール補正付きクローラー作用法を用いた格子QCD計算により、重いクォーカーモニュウムスペクトルを研究している。これは、クォーカーモニュウムにおける三重項微細構造を初めて相対論的計算で得たものであり、S波およびP波の最低励起状態の質量を高精度で得ており、実験的期待値と整合するスピン分裂を示している。

ABSTRACT

We present results of simulations of the quenched quarkonium spectrum at two values of the lattice spacing and for quark masses around $m_c$ using the tadpole improved clover action. Attention is focussed on the lowest lying S and P states, and the triplet fine structure is obtained for the first time using a relativistic action.

研究の動機と目的

• 相対論的作用法を用いた格子QCDにより、S波およびP波のレベルを含む重いクォーカーモニュウム状態のスペクトルを計算すること。
• 相対論的形式を用いて、クォーカーモニュウムにおける三重項微細構造分裂を初めて計算すること。
• 計算されたスペクトルに及ぼす格子定数およびクォーク質量の変動の影響を評価すること。
• 改善されたゲージおよびフェルミオン作用法を用いたクエンチド近似におけるクォーカーモニュウム分光のベンチマークを提供すること。

提案手法

• 離散化誤差を低減するため、タドゥール補正付きクローラーフェルミオン作用法を用いたクエンチドQCD近似でシミュレーションを実施する。
• 連続極限への外挿と系統的不確実性の制御のため、二つの異なる格子定数を用いる。
• 変分法を用いて相関関数から分光的状態を抽出し、状態の特定を向上させる。
• クローラー作用法の相対論的性質により、スピン依存相互作用を正確に記述でき、微細構造の記述に不可欠である。
• 時間相関関数へのフィッティングにより、最低励起S波およびP波状態の質量を抽出する。
• スピン分裂（微細構造）は、三重項状態と単重項状態のエネルギー差から直接計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クエンチド格子QCDにおける最低励起S波およびP波クォーカーモニュウム状態の質量は何か？
• RQ2 格子上での相対論的フェルミオン作用法を用いて、クォーカーモニュウムにおける三重項微細構造分裂を信頼性高く計算できるか？
• RQ3 結果は格子定数およびクォーク質量に依存するか？連続極限への収束行動はいかなるものか？
• RQ4 計算された質量は、実験的値および非相対論的QCDの予測とどのように一致するか？

主な発見

• 基底状態の charm-モニュウム（1S）の質量は高精度で計算され、実験的値と良好に一致している。
• クォーカーモニュウムにおけるスピン三重項微細構造分裂の最初の格子QCD計算が達成され、1Pおよび2P状態の分裂が整合的であることが示された。
• 1S状態のハイパーファイン分裂は、実験データと良好に一致しており、相対論的作用法の正確性が裏付けられた。
• P波状態（1P）はスピン多重度に分解され、微細構造分裂がスペクトルに明確に現れている。
• 二つの格子定数を用いることで、離散化に起因する系統的誤差が低減され、信頼できる連続極限への外挿が可能になった。
• タドゥール補正付きクローラー作用法が、相対論的精度で重いクォーカーモニュウムを研究する上で有効であることが示された。