[論文レビュー] Update on a short-distance D^0-meson mixing calculation with $N_f=2+1$ flavors

Chia Cheng Chang, C. Bérnard+7 more|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 2014

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 4被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、Nf=2+1のasqtadフェルミオンとFermilab重いクォーク作用法を用いて、短距離D⁰中間子混合行列要素の更新された格子QCD計算を提示する。SU(3)部分的アンケーブルステガードのチャイral摂動理論を用いて物理的点への外挿を行い、ベイズ推論を用いて統計的誤差と系統的誤差を統合する。主な結果として、5つの4クォーク演算子に対する予備的な総誤差が7.7–8.7%であることが得られた。

ABSTRACT

We present an update on our calculation of the short-distance $D^0$-meson mixing hadronic matrix elements. The analysis is performed on the MILC collaboration's $N_f=2+1$ asqtad configurations. We use asqtad light valence quarks and the Sheikoleslami-Wohlert action with the Fermilab interpretation for the valence charm quark. SU(3), partially quenched, rooted, staggered heavy-meson chiral perturbation theory is used to extrapolate to the chiral-continuum limit. Systematic errors arising from the chiral-continuum extrapolation, heavy-quark discretization, and quark-mass uncertainties are folded into the statistical errors from the chiral-continuum fits with methods of Bayesian inference. A preliminary error budget for all five operators is presented.

研究の動機と目的

• 標準模型および新しい物理のシナリオにおける短距離D⁰中間子混合行列要素を計算すること。
• チャイナルおよび重いクォーク離散化外挿の改善により、D⁰中間子混合の格子QCD計算における系統的不確実性を低減すること。
• 反比例、チャイナル連続外挿、重いクォーク質量調整効果を含む包括的な誤差予算を提供すること。
• 5つの4クォーク演算子の正確な行列要素を通じて、新しい物理のモデル区別を可能にすること。

提案手法

• 軽い外的クォークを用いた、MILCのNf=2+1 asqtadゲージ配置上での格子QCDシミュレーションが実施された。
• 分散誤差を制御するために、チャームクォークはFermilab解釈におけるSheikoleslami-Wohlert作用法で取り扱われた。
• チャイナル連続外挿に、部分的アンケーブルSU(3)重い中間子チャイナル摂動理論が用いられ、O(αsa, a²)の重いクォーク離散化補正が含まれた。
• チャイナル外挿、重いクォーク離散化、クォーク質量の系統的誤差は、情報的事前分布を用いたベイズ推論により統計的誤差に統合された。
• 行列要素は1ループマッチング係数を用いて$ar{MS}$-NDRスキームで反比例され、誤差はO(αs²)で推定された。
• 2つのチャーム質量と2つの外的質量のデータを用いた線形外挿により、チャームクォーク質量の誤調整補正が施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5つの短距離D⁰中間子混合演算子の、連続極限における一次のハドロン行列要素は何か？
• RQ2 チャイナル外挿、重いクォーク離散化、クォーク質量調整の系統的誤差は、最終的な行列要素の精度にどのように影響するか？
• RQ3 反比例誤差は、行列要素の総誤差のうちどの程度の寄与を占めているか？
• RQ4 チャイナル連続外挿におけるフィット形式、データセットの含め方、対称性仮定の変化に対して、結果はどの程度安定しているか？

主な発見

• 最適なチャイナル連続フィットには、O(αsa, a²)の重いクォーク離散化補正とNNLO解析的項が含まれており、フィットの変化に対して安定であることが示された。
• O(αsa, a²)の重いクォーク離散化効果による相対誤差は、5つの演算子すべてで2.3%〜2.9%の範囲にあった。
• 反比例誤差は6.5%と推定され、O(αs²)マッチング係数によるもので、最も大きな個別の不確実性要因であった。
• 有限体積効果は、すべての行列要素に対して1%未満であると推定された。
• 行列要素の総誤差は7.7%〜8.7%の範囲にあり、最大の寄与をしたのは反比例誤差であった。
• フィットパラメータ、データセットの含め方、対称性仮定の変化に対して、誤差予算は安定しており、結果の信頼性が確認された。