[論文レビュー] Baryon Axial Charges and Momentum Fractions with N_f=2+1 Dynamical Fermions

M. Göckeler, Ph. Hägler+9 more|Adelaide Research & Scholarship (AR&S) (University of Adelaide)|Feb 16, 2011

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 6

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、O(a)補正付きウィルソンフェルミオンを用いたN_f=2+1の動的フェルミオンを用いて、ヌクレオン、Σ⁺、Ξ⁰のバリオン軸性結合定数とクォークの運動量分率を計算している。結果は、軸性結合定数に関して実験的および先行するラティスデータと良好に一致しており、特にパリティのない物理的値に近づくに従い、奇妙クォークが軽いクォークよりも大きな運動量分率を寄与することを示す顕著なフレーバーSU(3)対称性の破れが観測された。

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.

研究の動機と目的

• N_f=2+1の動的フェルミオンを用いて、八重態バリオン（N, Σ⁺, Ξ⁰）の軸性結合定数g_A^Bを計算すること。
• クォークの運動量分率⟨x⟩_q^Bを決定することで、バリオン構造におけるフレーバーSU(3)対称性の破れを調査すること。
• 奇妙クォークを動的自由度として含めることで、部分的ブリッジング近似を回避すること。
• チャーミカルペルトゥルベーション理論の文脈において、ハイパーメソンの軸性結合定数と運動量分率の初期的定量的結果を提供すること。
• ねじれ-2オペレーターのための必要な混合定数を決定することで、将来的な正規化済み予測の基盤を築くこと。

提案手法

• β=5.50（a≈0.078 fm）の24³×48ラティス上で、N_f=2+1の動的O(a)補正付きウィルソンフェルミオンを用いたシミュレーションを実施。
• クォーク質量は、フレーバー・シングレットクォーク質量m̄_qを一定に保つ経路に沿って調整し、m_πを350 MeVから481 MeVに変化。
• 等スピン軸性カレントA^{u-d}_μの行列要素から、三相関関数を用いて軸性結合定数g_A^Bを抽出。
• 運動量分率⟨x⟩_q^Bは、ねじれ-2オペレーターO^{μν}_q = 2i ̄q γ^{⟨μ} ↔D^{ν⟩} qの行列要素を計算し、非連結連結項を(D−S)組み合わせによってキャンセル。
• 正規化定数を相殺するために、軸性結合定数の比を用い、モデル依存性のない比較を可能に。
• 物理的パイオン質量への線形外挿を、m_π²を外挿変数として実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハイパーメソン（Σ⁺、Ξ⁰）の軸性結合定数g_A^Bは、SU(3)フレーバー対称性の文脈でヌクレオンのそれとどのように異なるか？
• RQ2 ハイパーメソンの運動量分率⟨x⟩_q^Bにおいて、フレーバーSU(3)対称性の破れ効果はどの程度顕著に現れるか？
• RQ3 m_π²の関数としての軸性結合定数比g_A^Σ/g_A^N、g_A^Ξ/g_A^N、および(g_A^N−g_A^Ξ)/g_A^Σの振る舞いはいかなるものか？
• RQ4 パイオン質量が物理的値に近づくに従い、ハイパーメソンにおける奇妙クォークの運動量分率は、軽いクォークと比べてどのように変化するか？
• RQ5 結果は、実験的測定値およびSU(3)チャーミカルペルトゥルベーション理論の予測と整合しているか？

主な発見

• 軸性結合定数比g_A^Σ/g_A^N=0.75、g_A^Ξ/g_A^N=−0.25、および(g_A^N−g_A^Ξ)/g_A^Σ=1.68は、実験的および理論的推定値（SavageとWaldenによるF=0.47(7)、D=0.79(10)）と良好に一致している。
• 比g_A^Σ/g_A^Nは、m_π²に対して明確な線形依存性を示し、チャーミカルペルトゥルベーション理論の予測と整合的である。
• m_πが低下するに従い、ヌクレオンにおける(u−d)、Σ⁺における(u−s)、Ξ⁰における(s−u)の(D−S)運動量分率が顕著なフレーバーSU(3)対称性の破れを示している。
• パイオン質量が物理的値に近づくに従い、奇妙クォークが軽いクォークよりもバリオンの運動量のより大きな分率を寄与しており、重いクォークの運動量増幅が示唆された。
• ハイパーメソンの軸性結合定数に関する結果は、以前のラティス計算およびクォーク模型研究と整合しており、部分的ブリッジングを用いないN_f=2+1の動的フェルミオンの使用が妥当であることを検証した。
• 将来的な絶対運動量分率の定量的予測を可能にするために、将来の正規化定数Z_{v2b}の決定が不可欠であると同定された。