[논문 리뷰] Nucleon form factors and structure functions

Sara Collins, M. Göckeler외 14명|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 12.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 3인용 수 14

한 줄 요약

이 연구는 페르미온 수가 Nf=2인 클로버 페르미온을 사용하여 파이온 질량이 170–270 MeV인 격자 QCD 구성에서 중성자 형상 인자와 구조 함수를 계산한다. 비임계 개선과 호르미온 효과 이론(ChEFT) 피팅을 활용하여 유한 체적 효과가 작고, 쿼크 질량 의존성이 ChEFT 예측과 일치함을 발견하였지만, 축성 및 텐서 전하에 대해서는 현상론적 값과의 괴리가 계속 존재함을 확인하였다.

ABSTRACT

We give an update on our ongoing efforts to compute the nucleon's form factors and moments of structure functions using Nf=2 flavours of non-perturbatively improved Clover fermions. We focus on new results obtained on gauge configurations where the pseudo-scalar meson mass is in the range of 170-270 MeV. We will compare our results with various estimates obtained from chiral effective theories since we have some overlap with the quark mass region where results from such theories are believed to be applicable.

연구 동기 및 목표

• Nf=2 클로버 페르미온을 사용한 격자 QCD를 통해 중성자 형상 인자와 파트론 분포 함수(PDF)의 모멘트를 계산하기.
• 특히 물리적 파이온 질량 근처에서 쿼크 질량 의존성을 중심으로 중성자 관측량의 카이랄 영역에서의 성질을 조사하기.
• mPSL ≥ 3인 구성에서 유한 체적 효과와 이산화 오차를 격자 시뮬레이션에서 평가하기.
• 특히 SSE 형식과 HBChPT를 포함한 카이랄 효과 이론(ChEFT)의 예측과 라티스 결과를 비교하기.
• 재규격화 상수를 결정하고 형상 인자 반지름, 이소리적 자기모멘트, 축성 전하와 같은 물리적 관측량을 추출하기.

제안 방법

• 비임계적으로 개선된 개선 계수 cSW를 사용한 Nf=2 동일한 클로버 페르미온을 사용한 시뮬레이션.
• 하센부시 프리컨디셔닝과 다중 시간 체계 적분기를 사용한 BQCD HMC 알고리즘을 통해 게이지 구성이 생성됨.
• 쿼크 전파함수에서 기본 상태의 오버랩을 향상시키기 위해 점원천과 재규격화 스미어링을 사용함.
• 원천-수거 간격 약 1 fm인 순차적 원천 기법을 통해 삼중 함수를 계산함.
• 소스는 소머 파ram터 r0를 사용하여 설정되며, 중성자 질량에서 추출된 r0 = 0.467 fm을 사용함.
• 재규격화는 RI′-MOM 체계를 사용함; 벡터 전류 재규격화는 영동량에서 ZV = 1이 되도록 고정됨.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 170–270 MeV 범위의 파이온 질량에서 중성자 형상 인자와 PDF 모멘트는 어떻게 의존하는가?
• RQ2 유한 체적 효과는 중성자 관측량의 격자 결과에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ3 중성자 전하와 형상 인자에 대한 격자 결과는 카이랄 효과 이론 예측과 얼마나 잘 일치하는가?
• RQ4 카이랄 외삽과 쿼크 질량 의존성은 축성 및 텐서 전하에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 현재의 격자 데이터에서 이산화 오차와 자극 상태 오염은 상당한가?

주요 결과

• 축성 전하 gA는 약한 쿼크 질량 의존성을 보이며, mPS ≈ 270 MeV에서 실험 값과 일치하며, 물리적 파이온 질량 근처에서 뚜렷한 감소 경향을 보이지 않음.
• 유한 체적 효과는 작으며, mPSL ≈ 3과 mPSL < 3인 격자 간에 유의미한 차이가 관측되지 않음.
• 비극성 PDF의 두 번째 모멘트는 ChEFT 예측과 양호한 일치를 보이며, 큰 편차에 대한 강한 증거 없음.
• 디랙 형상 인자 반지름 r1은 더 가벼운 쿼크 질량으로 갈수록 증가하며, ChEFT 기대와 일치하며, mPS ≲ 200 MeV에서 현상론적 값에 가까워짐.
• 폴리 형상 인자 반지름 r2와 이소리적 자기모멘트 κ 역시 더 가벼운 쿼크 질량으로 갈수록 증가하는 경향을 보이며, ChEFT 행동과 일치함.
• 텐서 전하 gT와 기타 모멘트는 현재 데이터 범위에서 자극 상태 오염이나 큰 체계 오차의 강한 징후를 보이지 않음.