[论文解读] Impact of dynamical charm quarks

Tomasz Korzec, Francesco Knechtli+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 1

一句话总结

本研究通过在简化SU(3)杨-米尔斯理论中使用具有两个简并重夸克的格点模拟，调查了动力学底夸克对QCD可观测量的影响。通过在高精度和小格点间距下比较Nf=2（动力学底夸克）与Nf=0（冻结）的样本，发现动力学底夸克对低能量量如r0和t0的影响可忽略不计，但在RGI底夸克质量上诱导了5.5±3.5%的偏差，表明其对高能区的夸克偶素谱和已重整化的质量具有非可忽略的影响。

ABSTRACT

We compute and compare the continuum limits of several quantities in QCD with and without a dynamical charm quark. We consider both low energy quantities, like the hadronic scales $r_0$ and $t_0$, and high energy quantities, like the charmonium masses.

研究动机与目标

• 评估冻结底夸克对低能和高能QCD可观测量的影响。
• 确定动力学底夸克是否显著改变强子标度和夸克偶素谱。
• 在高精度下比较Nf=2（动力学底夸克）与Nf=0（冻结）模拟的结果。
• 评估在无动力学底夸克的模拟中，底夸克物理计算的可靠性。

提出的方法

• 使用威尔逊普拉内特规范作用量和改进的扭动质量费米子，在简化SU(3)杨-米尔斯理论中模拟具有两个简并重夸克的系统。
• 在时间方向采用开放边界条件，以减轻临界慢化和拓扑自相关的影响。
• 利用梯度流方法通过规范场强张量的流时间演化定义标度可观测量t0和r0。
• 使用从0.023 fm到0.036 fm的格点间距样本，对可观测量进行连续极限外推。
• 通过非微扰重整化和已知的Λ参数，调节扭动质量参数以匹配RGI底夸克质量。
• 在将运行质量转换为RGI质量（利用已知的质量比）后，比较Nf=2与Nf=0在强子标度、已重整化耦合和夸克偶素质量方面的结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 动力学底夸克的引入是否显著改变低能强子标度（如r0和t0）？
• RQ2 动力学底夸克的引入如何影响夸克偶素质量谱，特别是矢量与伪标量介子质量之比？
• RQ3 动力学底夸克在高动量标度下对已重整化耦合αqq在多大程度上产生影响？
• RQ4 Nf=2与Nf=0 QCD中RGI底夸克质量的定量差异是多少？
• RQ5 格点效应是否足以解释冻结与动力学底夸克模拟中夸克偶素可观测量的观测差异？

主要发现

• r0/√t0的比值在Nf=2与Nf=0理论之间无显著差异，预测效应小于0.3%，与当前1.5%的精度下一致为零。
• 在约2 GeV的标度下，已重整化耦合αqq(r−1)表现出对动力学味数的明显依赖，表明在高能区存在非平凡效应。
• 矢量与伪标量夸克偶素质量之比（mV/mP）在Nf=2与Nf=0之间偏差小于0.3%，表明动力学底夸克在此可观测量中影响极小。
• RGI底夸克质量在Nf=2与Nf=0理论之间相差(5.5±3.5)%，表明尽管对低能标度影响较小，但对已重整化质量仍具有非可忽略的影响。
• 运行质量的连续极限外推表现出一致行为，但转换为RGI质量后揭示出显著偏差，表明动力学底夸克影响了夸克偶素物理中的质量标度。
• 模拟与真实世界夸克偶素值之间mV/mP比值1%的偏差，归因于轻虚夸克、不连通图和电磁效应，而非缺乏动力学底夸克。