[論文レビュー] Form factors for B and B_s semileptonic decays with NRQCD/HISQ quarks

Chris Bouchard, G. Peter Lepage+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、MILC 2+1 動的 asqtad エンsembles上でのNRQCD b-クォークとHISQ 軌道クォークを用いた、BおよびB_sの半レプトン性崩壊の形式因子の格子QCD計算を提示する。改善されたスメアリング、同時フィッティング、およびz-展開を用いることで、|V_ub|の抽出に向けた高精度な形式因子の決定が達成され、物理的でないB_s → η_s崩壊を基準として形式因子の比を計算することで誤差を低減し、将来のHISQ b-クォークを用いた高精度な結果の実現に向けた道筋が示された。

ABSTRACT

We discuss preliminaries of a calculation of the form factors for the semileptonic decays B -> pi lv, B_s -> K lv, and B -> K ll. We simulate with NRQCD heavy and HISQ light valence quarks on the MILC 2+1 dynamical asqtad configurations. The form factors are calculated over a range of momentum transfer to allow determination of their shape and the extraction of |V_ub|. Additionally, we are calculating ratios of these form factors to those for the unphysical decay B_s -> eta_s. We are studying the possibility of combining these precisely determined ratios with future calculations of B_s ->eta_s using HISQ b-quarks to generate form factors with significantly reduced errors.

研究の動機と目的

• NRQCD b-クォークとHISQ 軽クォークを用いて、B → πℓν、B_s → Kℓν、およびB → Kℓ⁺ℓ⁻崩壊の形式因子を高精度に計算すること。
• 物理的でないB_s → η_s崩壊を基準として形式因子の比を計算することで、システムティック誤差を低減すること。
• 現在のNRQCD結果と将来のHISQ b-クォークを用いたB_s → η_sの計算を組み合わせることで、形式因子の不確実性を著しく低減すること。
• z-展開を用いて形式因子のq²依存性を物理的運動領域全域にわたりモデルに依存しない方法でパラメータライズすること。
• 格子計算結果と改善された実験データを組み合わせることで、|V_ub|の高精度な抽出を可能にすること。

提案手法

• シミュレーションは、NRQCD b-クォークとHISQ 軌道クォークを用いたMILC 2+1 動的 asqtad エンセムブルを用い、b-クォークのスメアリングとランダムウォールソースを採用することで統計的精度を向上させる。
• B → πℓν、B_s → Kℓν、およびB → Kℓ⁺ℓ⁻崩壊のための3点相関関数を計算し、複数のソース-シンク分離とスメアリングの組み合わせに対して同時にベイズ的フィッティングを用いて行列要素を抽出する。
• 格子上のベクトルおよびテンソルカレントは、1ループ質量ゼロのHISQ摂動論的理論を用いて連続体にマッチングされ、混合定数は摂動的マッチングにより計算される。
• 形式因子はB中間子の静止系において、ハドロン行列要素の時間的および空間的成分と関係づけられ、f₊、f₀、およびf_Tの抽出が可能になる。
• z-展開を用いて形式因子のq²依存性をパラメータライズし、物理的範囲全域にわたりモデルに依存しないフィッティングを可能にするとともに、ヘリカル補外への感受性を低減する。
• 重クォーク対称性を活用して、テンソルカレントの混合定数をベクトルカレントの量に結びつけることで、NRQCD b-クォークに対するマッチングを簡略化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NRQCD b-クォークとHISQ 軌道クォークを用いて、B → πℓν、B_s → Kℓν、およびB → Kℓ⁺ℓ⁻崩壊の形式因子を高精度に計算できるか？
• RQ2 物理的でないB_s → η_s崩壊を基準として形式因子の比（例：f(B→πℓν)/f(B_s→η_s)）を用いることで、格子計算におけるシステムティック誤差はどの程度低減できるか？
• RQ3 z-展開は、特にChPTの適用範囲外の領域を含む物理的範囲全域において、形式因子のq²依存性をモデルに依存しない方法でモデル化するのにどの程度有効か？
• RQ4 現在のNRQCD結果と将来のHISQ b-クォークを用いたB_s → η_sの計算を組み合わせることで、形式因子の不確実性を著しく低減できるか？
• RQ5 改善されたスメアリング、ソースタイプ、および同時フィッティングは、抽出された形式因子の安定性と精度にどのような影響を及えるか？

主な発見

• 複数のエンセムブルに対してf₊およびf₀の形式因子の予備結果が提示され、異なる運動量移動およびソース-シンク分離において安定的かつ一貫性のある振る舞いを示している。
• 複数のソース-シンク分離とスメアリングの組み合わせに対する同時フィッティングを用いることで、統計的精度が向上し、システムティック誤差が低減していることが、相関関数のフィッティングおよび分散関係のチェックから明らかになった。
• パイオン状態の分散関係が誤差内に満たされており、2点相関関数のフィッティングの整合性およびエネルギー準位の信頼性が確認された。
• B → πℓνの3点相関関数データは、フィッティング範囲や状態数の変更に対して安定なフィッティング行動を示しており、行列要素の信頼できる抽出が可能であることが示された。
• B → Kℓ⁺ℓ⁻のテンソル形式因子f_Tが抽出され、将来のフレーバー変換中性カレント崩壊における新しい物理の探索が可能になった。
• 物理的でないB_s → η_s崩壊を含む形式因子の比を用いることで、一次の誤差をキャンセルする可能性が示され、将来的な高精度な決定に向けた道筋が開かれた。