[논문 리뷰] Baryon Axial Charges and Momentum Fractions with N_f=2+1 Dynamical Fermions

M. Göckeler, Ph. Hägler외 9명|Adelaide Research & Scholarship (AR&S) (University of Adelaide)|2011. 02. 16.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 6

한 줄 요약

이 격자 양자 chromodynamics 연구는 N_f=2+1 동적 페르미온을 사용한 O(a) 개선 월리스 페르미온으로 노르몬, Σ⁺, Ξ⁰의 바리온 축성분과 쿼크 운동량 분수를 계산한다. 결과는 축성분에 대해 실험 및 이전 격자 데이터와 양호한 일치를 보이며, 맛 SU(3) 대칭 깨짐이 뚜렷하게 나타나며, 파이온 질량이 그 물리적 값에 가까워질수록 스트랭지 쿼크가 경량 쿼크보다 더 큰 운동량 분수를 기여함을 시사한다.

ABSTRACT

We report on recent results of the QCDSF/UKQCD Collaboration on investigations of baryon structure using configurations generated with N_f=2+1 dynamical flavours of O(a) improved Wilson fermions. With the strange quark mass as an additional dynamical degree of freedom in our simulations we avoid the need for a partially quenched approximation when investigating the properties of particles containing a strange quark, e.g. the hyperons. In particular, we will focus on the nucleon and hyperon axial charges and quark momentum fractions.

연구 동기 및 목표

• N_f=2+1 동적 페르미온을 사용하여 오кт렛 바리온(N, Σ⁺, Ξ⁰)의 축성분 상수 g_A^B를 계산하기 위해.
• 쿼크 운동량 분수 ⟨x⟩_q^B를 결정하여 맛 SU(3) 대칭 깨짐이 바리온 구조에 어떻게 나타나는지 조사하기 위해.
• 스트랭지 쿼크를 동적 자유도로 포함시켜 부분적으로 끊어진 근사법을 피하기 위해.
• 초순수 이론의 맥락에서 하이퍼온 축성분과 운동량 분수에 대한 초보적인 정량적 결과를 제공하기 위해.
• 왜곡-2 연산자에 필요한 재규격화 상수를 결정하여 향후 재규격화된 예측을 위한 기초를 마련하기 위해.

제안 방법

• β=5.50 (a≈0.078 fm)에서 24³×48 격자에서 N_f=2+1 동적 O(a) 개선 월리스 페르미온을 사용한 시뮬레이션을 수행하였다.
• 파이온 질량 m_π를 350 MeV에서 481 MeV로 변화시키며, 맛-싱เก릿 쿼크 질량 m̄_q 가로된 경로를 따라 쿼크 질량을 조정하였다.
• 등방성 축성분류 전류 A^{u-d}_μ의 행렬원소를 통해 세점 상관함수를 이용하여 축성분 g_A^B를 추출하였다.
• 왜곡-2 연산자 O^{μν}_q = 2i ̄q γ^{⟨μ} ↔D^{ν⟩} q의 행렬원소를 통해 운동량 분수 ⟨x⟩_q^B를 계산하였으며, 분리된 수축항을 (D−S) 조합을 고려함으로써 상쇄시켰다.
• 재규격화 상수를 상쇄시키기 위해 축성분 비율을 사용하여 모형에 종속되지 않는 비교를 가능하게 하였다.
• 물리적 파이온 질량으로의 선형 외삽을 위해 m_π²를 외삽 변수로 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 하이퍼온(Σ⁺, Ξ⁰)의 축성분 상수 g_A^B가 SU(3) 맛 대칭의 맥락에서 노르몬의 그것과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 하이퍼온의 운동량 분수 ⟨x⟩_q^B에서 맛 SU(3) 대칭 깨짐 효과가 어느 정도 나타나는가?
• RQ3 m_π²에 대한 축성분 비율 g_A^Σ/g_A^N, g_A^Ξ/g_A^N, 그리고 (g_A^N−g_A^Ξ)/g_A^Σ의 행동은 어떠한가?
• RQ4 파이온 질량이 물리적 값에 가까워질수록 하이퍼온에서 스트랭지 쿼크가 경량 쿼크보다 더 큰 운동량 분수를 기여하는가?
• RQ5 결과가 실험적 측정과 SU(3) 초순수 이론 예측과 일치하는가?

주요 결과

• 축성분 비율 g_A^Σ/g_A^N=0.75, g_A^Ξ/g_A^N=−0.25, 그리고 (g_A^N−g_A^Ξ)/g_A^Σ=1.68는 실험 및 Savage와 Walden의 이론적 추정(F=0.47(7), D=0.79(10))과 양호한 일치를 보였다.
• 비율 g_A^Σ/g_A^N은 m_π²에 대해 명백한 선형 의존성을 보이며, 초순수 이론 예측과 일치한다.
• 노르몬의 (D−S) 운동량 분수 (u−d), Σ⁺의 (u−s), Ξ⁰의 (s−u)는 m_π가 감소함에 따라 명백한 맛 SU(3) 대칭 깨짐을 나타낸다.
• 파이온 질량이 물리적 값에 가까워질수록 스트랭지 쿼크가 경량 쿼크보다 바리온의 운동량 기여 분수를 더 크게 기여함을 시사하며, 더 무거운 쿼크에 대한 운동량 증가를 나타낸다.
• 하이퍼온 축성분 결과는 이전 격자 및 쿼크 모델 연구와 일치하며, 부분적으로 끊어진 근사를 사용하지 않고 N_f=2+1 동적 페르미온을 사용한 것이 타당함을 검증한다.
• 향후 절대 운동량 분수의 정량적 예측을 가능하게 하기 위해 재규격화 상수 Z_{v2b}의 향후 결정이 필요하다는 점을 규명하였다.