[논문 리뷰] Pseudoscalar meson decay constants f(K), f(D) and f(D(s)), from N(f) = 2 twisted mass Lattice QCD

B. Blossier, Sivano Simula외 2명|arXiv (Cornell University)|2008. 01. 01.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 5

한 줄 요약

이 격자 QCD 연구는 세 가지 격자 간격과 더불어 Nf = 2 비틀림 질량 쿼크를 사용하여 편광자 메손 붕괴 상수 fK, fD, fDs를 계산한다. 체계적 오차에 대한 통제를 개선하였으며, 결과로 fK = 157.5 ± 0.8(통계.) ± 3.3(체계적.) MeV와 fDs = 248 ± 3(통계.) ± 8(체계적.) MeV를 도출하였다. 후자는 실험 평균과 2.3σ의 불일치를 보이며, Ds 붕괴 상수 측정에서 지속적인 격차를 드러낸다.

ABSTRACT

for the European Twisted Mass Collaboration (ETMC) We present the results of a lattice QCD calculation of the pseudoscalar meson decay constants fK, fD and fDs, performed with Nf = 2 dynamical fermions. The simulation is carried out with the tree-level improved Symanzik gauge action and with the twisted mass fermionic action at maximal twist. With respect to our previous study [1], here we have analysed data at three values of the lattice spacing (a ≃ 0.10fm,0.09fm,0.07fm) and performed the continuum limit, and we have included at a = 0.09fm data with a lighter quark mass (mπ ≃ 260MeV) and a larger volume (L ≃ 2.7fm), thus having at each lattice spacing L ≥ 2.4fm and Mπ L ≥ 3.6. Our result for the kaon decay constant is fK = (157.5 ± 0.8|stat. ± 3.3|syst.)MeV and for the ratio fK / fπ = 1.205 ± 0.006|stat. ± 0.025|syst., in good agreement with the other Nf = 2 and Nf = 2+1 lattice calculations. For the D and Ds meson decay constants we obtain fD = (205±7|stat. ±7|syst.)MeV, in good agreement with the CLEO-c experimental measurement and with other recent Nf = 2 and Nf = 2 + 1 lattice calculations, and fDs = (248 ± 3|stat. ± 8|syst.)MeV that, instead, is 2.3σ below the CLEO-c/BABAR experimental average, confirming the present tension between lattice calculations and experimental measurements.

연구 동기 및 목표

• Nf = 2 동적 쿼크를 사용한 격자 QCD에서 편광자 메손 붕괴 상수 fK, fD, fDs를 계산하기 위해.
• 세 가지 격자 간격을 포함하고 연속체 극한으로 외삽함으로써 정밀도를 향상시키기 위해.
• 쿼크 질량과 공간 부피를 더 세밀하게 제어함으로써 체계적 오차를 감소시키기 위해, L ≥ 2.4fm 및 MπL ≥ 3.6.
• 특히 fDs에 대해 라티스 QCD 결과와 실험 측정치 사이의 격차를 해결하기 위해.
• 다른 Nf = 2 및 Nf = 2+1 라티스 계산과 실험 데이터와의 비교를 위한 기준을 제공하기 위해.

제안 방법

• 시뮬레이션은 최대 비틀림에서의 나무 계층 개선된 Symanzik 게이지 작용과 비틀림 질량 쿼크 작용을 사용한다.
• 연속체 극한을 수행하기 위해 세 가지 격자 간격(a ≈ 0.10, 0.09, 0.07 fm)을 활용한다.
• a = 0.09 fm에서의 데이터는 더 가벼운 파이온 질량(mπ ≈ 260 MeV)과 더 큰 공간 부피(L ≈ 2.7 fm)를 포함하여 유한 부피 및 카이랄 외삽에 대한 통제를 강화한다.
• 통계적 오차는 표준 오차 분석을 통해 추정하고, 체계적 오차는 피팅 절차와 척도 설정의 변형을 통해 평가한다.
• 격자 간격 의존성에 대응하는 피팅 함수를 사용하여 연속체 극한을 취한다.
• 결과는 실험 측정치와 다른 라티스 연구와의 비교를 통해 일관성 여부를 평가하고 긴장이 있는지 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 연속체 극한을 고려한 Nf = 2 비틀림 질량 격자 QCD 프레임워크에서 카이온 붕괴 상수 fK의 값은 무엇인가요?
• RQ2 D 및 Ds 메손 붕괴 상수 fD와 fDs는 실험 측정치와 다른 라티스 계산과 어떻게 비교되나요?
• RQ3 결과는 이전의 Nf = 2 및 Nf = 2+1 라티스 연구와 어느 정도 일치합니까?
• RQ4 개선된 통계, 더 얇은 격자, 더 큰 부피가 fK, fD, fDs의 정밀도에 어떤 영향을 미치나요?
• RQ5 fDs에 대해 라티스 QCD 예측과 실험 평균 사이에 지속적인 격차가 존재합니까?

주요 결과

• 카이온 붕괴 상수는 fK = 157.5 ± 0.8(통계.) ± 3.3(체계적.) MeV로 결정되었으며, 다른 Nf = 2 및 Nf = 2+1 라티스 계산과 일치한다.
• 비율 fK/fπ는 1.205 ± 0.006(통계.) ± 0.025(체계적.)로 계산되어 이전의 라티스 결과와의 일치를 확인한다.
• D 메손 붕괴 상수는 fD = 205 ± 7(통계.) ± 7(체계적.) MeV로 도출되었으며, CLEO-c 실험 측정치와 양호한 일치를 보인다.
• Ds 메손 붕괴 상수는 fDs = 248 ± 3(통계.) ± 8(체계적.) MeV로 결정되었으며, 이는 CLEO-c/BABAR 실험 평균보다 2.3σ 낮다.
• 이 연구는 체계적 오차에 대한 개선된 통제에도 불구하고, fDs에 대해 라티스 QCD 결과와 실험 측정치 사이에 지속적인 긴장이 존재함을 확인한다.
• a = 0.09 fm에서 더 가벼운 쿼크 질량과 더 큰 부피를 포함함으로써 카이랄 및 유한 부피 외삽의 신뢰성이 향상된다.