[論文レビュー] The phase structure of lattice QCD with Wilson quarks and renormalization group improved gluons

F. Farchioni, K. Jansen+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 21, 2004

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 22

ひとこと要約

本研究では、標準的なウィルソンプラネタン作用の代わりにDBW2ゲージ作用を用いたウィルソンフェルミオンを用いた格子QCDの相構造を調査している。DBW2作用は、最小のパイオニオン質量と平均プラネタンの不連続性を低下させ、第一種相転移の穏やかさを示しており、同程度の格子間隔におけるウィルソンプラネタン作用と比較して計算コストも低減している。

ABSTRACT

The effect of changing the lattice action for the gluon field on the recently observed [1] first order phase transition near zero quark mass is investigated by replacing the Wilson plaquette action by the DBW2 action. The lattice action for quarks is unchanged: it is in both cases the original Wilson action. It turns out that Wilson fermions with the DBW2 gauge action have a phase structure where the minimal pion mass and the jump of the average plaquette are decreased, when compared to Wilson fermions with Wilson plaquette action at similar values of the lattice spacing. Taking the DBW2 gauge action is advantageous also from the point of view of the computational costs of numerical simulations.

研究の動機と目的

• ウィルソンプラネタンゲージ作用をDBW2作用に置き換えることで、ウィルソンフェルミオンを用いた格子QCDの相構造に及ぼす影響を検討すること。
• 以前の研究で観測されたゼロクォーク質量付近の第一種相転移が、DBW2作用によって緩和されるかどうかを評価すること。
• DBW2ゲージ作用を用いた数値的シミュレーションの計算効率を、標準的なウィルソンプラネタン作用と比較して評価すること。
• DBW2作用が、スピン対称性の破れとQCD相転移を研究する上でより好都合なパラメータ空間を提供するかどうかを特定すること。

提案手法

• 両ケースにおいて、クォークの格子作用は、元のウィルソンフェルミオン作用に固定されている。
• ゲージ作用は、標準的なウィルソンプラネタンから、再帰的群による改良が施されたDBW2作用に切り替えられている。
• 相転移の特徴を比較するため、類似した格子間隔でシミュレーションが実施されている。
• 平均プラネタンやパイオニオン質量といった主要な観測量をモニタリングし、相構造の変化を検出している。
• 最小パイオニオン質量とプラネタンの不連続性の挙動を、相転移の強度の指標として用いている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲージ作用の選択（DBW2対ウィルソンプラネタン）が、ウィルソンフェルミオンを用いた格子QCDの相構造にどのように影響を与えるか？
• RQ2 DBW2ゲージ作用は、ゼロクォーク質量付近の第一種相転移の深刻さを軽減するか？
• RQ3 DBW2作用は、クリティカル極限における最小パイオニオン質量にどのような影響を与えるか？
• RQ4 DBW2作用は、数値的シミュレーションにおける計算コストの観点から、ウィルソンプラネタン作用と比較してどのように異なるか？

主な発見

• DBW2ゲージ作用は、同程度の格子間隔において、ウィルソンプラネタン作用と比較して最小パイオニオン質量を低減している。
• DBW2作用を用いることで、平均プラネタンの不連続性が顕著に減少し、第一種相転移が穏やかであることが示唆されている。
• 相転移領域がシフトしており、DBW2作用を用いることでクリティカル極限の制御が改善されている可能性がある。
• DBW2作用は、ウィルソンプラネタン作用と比較して、数値的シミュレーションにおける計算コストを低減している。