[논문 리뷰] Scaling study for 2 HEX smeared fermions: hadron and quark masses

Thorsten Kurth, Stephan Dürr외 8명|arXiv (Cornell University)|2010. 11. 08.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions참고 문헌 8인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 Nf=3의 동적 쿼크를 포함한 격자 QCD 시뮬레이션에서 2 HEX 스미어링 페르미온 작용의 척도 행동을 조사한다. 유도 및 쿼크 질량 관측량을 사용하여 약 ~0.15 fm까지 넓은 척도 창이 존재하고 척도 수정이 약 2% 이내임을 보여주며, 이는 이전 결과와의 호환성을 확인하고, 이 작용이 대규모 비압착 현상학적 연구에 적합하다는 것을 검증한다.

ABSTRACT

The goal of this study is to investigate the scaling behaviour of our 2 HEX action. For this purpose, we compute the $N_f=3$ spectrum and compare the results to our 6 EXP action. We find a large scaling window up to $\sim 0.15\,\mathrm{fm}$ along with small scaling corrections at the 2%-level and full compatibility with our previous study. As a second important observable to be tested for scaling, we chose the non-perturbatively renormalized quenched strange quark mass. Here we find a fairly flat scaling with a broad scaling range up to $\simeq 0.15\,\mathrm{fm}$ and perfect agreement with the literature.

연구 동기 및 목표

• 2 HEX 스미어링 페르미온 작용의 Nf=3 격자 QCD 시뮬레이션에서의 척도 행동을 평가하는 것.
• 2 HEX 작용을 사용하여 계산된 하드론 스펙트럼이 6 EXP 작용 결과와 일치하는지 비교하여 일관성을 검증하는 것.
• 비임계적으로 재규격화된 압착 스트랭지 쿼크 질량의 격자 간격에 따른 척도 행동을 시험하는 것.
• O(αa) 및 O(a²) 척도 가정을 사용하여 쿼크 질량의 연속 근사 추정을 평가하는 것.
• 앞서 언급한 척도 분석 및 조건수 분석을 바탕으로 2 HEX 작용이 향후 대규모 비압착 격자 QCD 연구에 신뢰성 있게 사용될 수 있는지 확인하는 것.

제안 방법

• 게이지 섹터에 대해 나무 단계 개선된 Symanzik 게이지 작용을 사용하였으며, c1 = -1/12 및 c0 = 5/3이다.
• 나무 단계 개선된 클로버 페르미온 작용을 사용하였으며, cSW = 1이며, HYP-EXP 혼합 절차를 통해 게이지 연결을 스미어링하였으며, 가중치 (α1, α2, α3) = (0.95, 0.76, 0.38)를 사용하였다.
• 자기상관 함수에 대해 상관된 코시 또는 hyperbolic sine 피팅을 사용하여 질량을 추출하였으며, 고유 상태 오염을 방지하였다.
• 축성 전류 대 π 메손 상관 함수 비율의 플랫폼 피팅을 통해 PCAC 쿼크 질량을 계산하였다.
• 트레이스 제거를 포함한 비임계 RI 방법을 사용하여 쿼크 질량의 재규격화 상수를 계산하였다.
• O(αa) 및 O(a²) 척도 가정을 모두 사용하여 연속 근사 추정을 수행하였으며, 피팅 범위 및 척도 변화를 통한 체계적 오차 추정을 실시하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2 HEX 스미어링 페르미온 작용은 Nf=3 시뮬레이션에서 하드론 질량에 대해 넓은 척도 창을 보이는가?
• RQ2 2 HEX 및 6 EXP 작용 간 하드론 질량의 척도 수정은 어떻게 비교되는가?
• RQ3 비임계적으로 재규격화된 압착 스트랭지 쿼크 질량은 어느 정도까지 격자 간격에 따라 일관되게 척도가 맞는가?
• RQ4 쿼크 질량의 연속 근사에 대해 O(αa) 또는 O(a²) 척도 가정 중 어느 것이 더 잘 설명하는가?
• RQ5 척도 분석 및 조건수 분석을 바탕으로 2 HEX 작용은 대규모 비압착 격자 QCD 시뮬레이션에 신뢰성 있게 사용될 수 있는가?

주요 결과

• 2 HEX 작용은 하드론 질량에 대해 ~0.15 fm까지 넓은 척도 창을 보이며, 최대 척도 수정은 약 2%이다.
• 하드론 질량의 연속 근사 추정은 O(a²) 척도를 선호하지만, O(αa) 척도 역시 호환되며 체계적 오차 추정에 사용되었다.
• 비임계적으로 재규격화된 압착 스트랭지 쿼크 질량은 ~0.15 fm까지 평탄한 척도를 보이며 문헌과 뛰어난 일치를 보였다.
• ZS(3.5 GeV)/ZS(2.1 GeV)의 연속 근사에서 비율이 평탄한 편이므로, 양성 이론과의 신뢰성 있는 매칭이 가능하다는 것을 뒷받침한다.
• MS-bar 스트랭지 쿼크 질량의 종합 결과는 msMS(2 GeV) = 101.4(1.5)(1.1) MeV이며, 체계적 오차는 ms/mud 및 r0에 대한 가정을 포함하지 않는다.
• 2 HEX 작용은 작은 쿼크 질량에서 윌슨-디랙 연산자의 조건수를 크게 감소시켜 대규모 시뮬레이션의 수치적 안정성을 향상시킨다.