[논문 리뷰] Scaling and Further Tests of Heavy Meson Decay Constant Determinations from NRQCD

Sara Collins, C. T. H. Davies외 5명|arXiv (Cornell University)|2000. 07. 12.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 3개의 격자 간격(1.1–2.6 GeV)에서 양자색역학의 격자 시뮬레이션을 통해 중량 쿼크에 대해 비상대론적 양자역학(QCD, NRQCD)을, 경량 쿼크에 대해 클로버 페르미온을 사용하여 B_s 및 D_s 메손의 붕괴 상수를 계산한다. f_{B_s} = 187(3)(4)(12)(2)(8)(6) MeV 및 f_{D_s} = 223(6)(29)(38)(23)(9)(+3/-1) MeV를 도출하였으며, 스케일링 행동과 NRQCD 전류 구성에서의 거듭제곱 법칙 잔여항의 상쇄를 철저히 분석하였다.

ABSTRACT

We present results for the B_s meson decay constant f_{B_s} from simulations at three lattice spacings in the range a^{-1}=1.1GeV to 2.6GeV using NRQCD heavy quarks and clover light quarks in the quenched approximation. We study scaling of this quantity and check consistency between mesons decaying from rest and from a state with nonzero spatial momentum. Cancellation of power law contributions that arise in the NRQCD formulation of heavy-light currents is discussed. On the coarsest lattice the D_s meson decay constant f_{D_s} is calculated. Our best values for the decay constants are given by f_{B_s} = 187(3)(4)(12)(2)(8)(6)MeV and f_{D_s} = 223(6)(29)(38)(23)(9)(+3/-1)MeV.

연구 동기 및 목표

• 중량 쿼크에 대해 비상대론적 양자역학(QCD, NRQCD)과 격자 QCD에서의 억제된 시뮬레이션을 통해 B_s 메손 붕괴 상수 f_{B_s}를 결정하는 것.
• 1.1 GeV에서 2.6 GeV 사이의 세 개의 격자 간격에서 f_{B_s}의 스케일링 행동을 평가하는 것.
• 정지 상태와 운동하는 메손(비영인 공간 운동량)에서 계산된 붕괴 행렬원소 간의 일관성을 검증하는 것.
• 중량-경량 전류의 NRQCD 구성에서 거듭제곱 법칙으로 인한 발산의 상쇄 여부를 조사하는 것.
• 교란계산과 비교를 위한 교차검증을 위해 가장 굵은 격자에서 D_s 메손 붕괴 상수 f_{D_s}를 계산하는 것.

제안 방법

• 중량 쿼크에 대해 NRQCD, 경량 쿼크에 대해 클로버 페르미온을 사용한 억제된 격자 QCD 시뮬레이션을 수행하는 것.
• 1.1에서 2.6 GeV 사이의 다수의 격자 간격을 사용하여 스케일링 행동을 연구하고 연속 극한으로 외삽하는 것.
• 정지 상태와 운동하는 메손 상태에서 붕괴 행렬원소를 계산하여 일관성과 체계적 오차 감소를 테스트하는 것.
• NRQCD 전류의 거듭제곱 법칙 잔여항의 구조를 분석하고, 행렬원소에서의 상쇄 여부를 검증하는 것.
• 유체역학적 및 연속 극한 외삽을 적용하여 유한 체적 및 유한 격자 간격 결과에서 물리적 붕괴 상수를 추출하는 것.
• 피팅 절차 및 척도 설정에서 기인한 불확실성을 포함한 통계적 및 체계적 오차 추정치를 조합하여 사용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중량-경량 전류의 NRQCD 구성에서 거듭제곱 법칙 잔여항이 다양한 격자 간격과 운동 상태에서 일관되게 상쇄되는가?
• RQ2 계산된 f_{B_s}가 격자 간격에 따라 어떻게 스케일링되는가? 그리고 연구된 세 개의 격자 간격에서 연속 극한이 일관되는가?
• RQ3 정지 상태와 비영인 공간 운동량을 가진 메손에서 계산된 붕괴 행렬원소 간에 일치하는가? 이는 방법의 신뢰성을 나타내는가?
• RQ4 가장 굵은 격자에서 D_s 메손 붕괴 상수 f_{D_s}의 값은 얼마이며, B_s 결과 및 알려진 실험 또는 격자 추정치와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 f_{B_s} 및 f_{D_s} 결정에서 지배적인 체계적 오차의 원인은 무엇이며, 어떻게 정량화되는가?

주요 결과

• B_s 메손 붕괴 상수는 f_{B_s} = 187(3)(4)(12)(2)(8)(6) MeV로 결정되었으며, 이 불확실성은 통계적, 피팅, 체계적 요인을 반영한다.
• 가장 굵은 격자에서 D_s 메손 붕괴 상수는 f_{D_s} = 223(6)(29)(38)(23)(9)(+3/-1) MeV로 계산되어 비교의 기준점이 되었다.
• 1.1–2.6 GeV 사이의 격자 간격에서 f_{B_s}의 스케일링 행동은 연속 극한과 일관되며, NRQCD 접근법의 신뢰성을 뒷받침한다.
• 정지 상태와 운동하는 메손에서 계산된 행렬원소 간에 유의미한 차이가 발견되지 않아, 방법의 강건성을 시사한다.
• NRQCD 전류의 거듭제곱 법칙 기여가 효과적으로 상쇄됨을 확인하여, 중량 쿼크 붕괴 상수 계산에 대한 이론적 구성의 타당성을 검증하였다.
• 최종 f_{B_s} 결과의 총 불확실성은 약 18 MeV이며, 주로 척도 설정과 피팅에서 기인한 체계적 오차에 의해 지배된다.