[論文レビュー] Wilson fermions at fine lattice spacings: scale setting, pion form factors and (g-2)_mu

Bastian B. Brandt, Stefano Capitani+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用数 12

ひとこと要約

この論文は、細かい格子間隔（a ≈ 0.05–0.08 fm）におけるO(a)-補正付きウィルソンフェルミオンを用いた格子QCD計算を提示し、パイオンの電磁的フォーム因子とミュオンの異常磁気モーメント（g-2)μに対するハドロン的真空分配の寄与を計算する。歪みた境界条件を用いて運動量分解能を向上させ、Ωバリオン質量を用いたスケール設定により、信頼性の高い連続極限補外が可能となり、実験結果および先行計算と整合する予備的結果を得た。

ABSTRACT

We present an update on our on-going project to compute hadronic observables for Nf=2 flavours of O(a) improved Wilson fermions at small lattice spacings. The procedure to determine the lattice scale via the mass of the Omega baryon is described. Furthermore we present preliminary results for the pion form factor computed using twisted boundary conditions, and report on the implementation of a novel approach to determine the contribution of the hadronic vacuum polarisation to the anomalous magnetic moment of the muon.

研究の動機と目的

• ねじれ境界条件を用いて、高い運動量分解能でパイオンの電磁的フォーム因子を計算すること。
• 制御された系統的不確実性を伴って、(g-2)μに対するハドロン的真空分配の寄与を決定すること。
• O(a)-補正付きウィルソンフェルミオンを用いたNf=2格子QCDにおいて、Ωバリオン質量を用いて信頼性の高いスケールを確立すること。
• 細かい格子間隔の文脈において、格子効果、有限体積効果、およびヘッジラル補外の系統的効果を調査すること。
• フォーム因子や真空分配振幅のような運動量依存型観測量を計算するためのねじれ境界条件の実用可能性を検証すること。

提案手法

• 実験的KおよびK*質量を用いて、奇妙クォークのヘッピングパラメータを補間することで決定されるΩバリオン質量を用いたスケール設定。
• 地面状態の重ね合わせを向上させるために、ジャコビスムージングを施した源とHYPスムージングを施したゲージ線を用いる。
• ねじれ境界条件を適用して、運動量移行の高密度なセットを取得し、フォーム因子および真空分配計算における分解能を向上させる。
• ベクトルカレント相関関数から真空分配振幅Π(Q²)を計算し、非連結寄与はChPTにインspiredされた抑制法で取り扱う。
• ねじれ境界条件からのデータにパデ近似を適用してΠ(0)を抽出し、安定な連続極限補外が可能になる。
• Nf=2の改善済みウィルソンフェルミオンを用いた効率的なゲージ配置生成のため、デフラーション加速DD-HMCアルゴリズムを用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ねじれ境界条件は、大運動量移行におけるパイオンフォーム因子を正確に決定するのに十分な運動量分解能を提供できるか？
• RQ2 Ωバリオン質量をスケール設定の観測量として用いることで、細かい格子間隔において信頼性があり一貫性のある結果が得られるか？
• RQ3 細かい格子間隔とねじれ境界条件を用いて、ハドロン的真空分配寄与を格子上で信頼性高く計算できるか？
• RQ4 クォーク非連結図の真空分配振幅に及ぼす影響は何か？ また、その抑制はChPTの予測と整合しているか？
• RQ5 有限体積、格子間隔、ヘッジラル補外からの系統的不確実性は、パイオンフォーム因子および(g-2)μの最終結果にどのように影響するか？

主な発見

• パイオンフォーム因子の結果は、実験データおよび先行のNf=2+1ドメインウォールフェルミオン計算と整合する傾向を示している。
• フォーム因子データから得られたパイオン電荷半径⟨rπ²⟩は、実験的値および参考文献[16]の結果と整合している。
• ねじれ境界条件を用いた高分解能な真空分配振幅Π(Q²)の計算により、(g-2)μの畳み込み積分の被積分関数が良好に制約された。
• 真空分配の連結部分は安定なフィットにより抽出され、非連結寄与の全般的な取り扱いについても有望な手法であることが示された。
• β=5.5（a≈0.05 fm）において、トポロジカル電荷トンネルレートは許容範囲に保たれており、物理的観測量のためのゲージ集合の信頼性を支持する。
• Ωバリオン質量を用いたスケール設定手順は、海クォーク質量に対してやや弱い依存性を示し、その信頼性の高い基準スケールとしての使用を支持する。